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http://hdl.handle.net/11422/29659
| Type: | Tese |
| Title: | Exploring quantum optics and quantum information: from the interferometer to the generation of correlated photons |
| Author(s)/Inventor(s): | Araújo, Jailson Sales |
| Advisor: | Aguilar, Gabriel Horacio |
| Co-advisor: | Lemos, Gabriela Barreto |
| Abstract: | Esta tese investiga, em fotônica, como projetar, diagnosticar e explorar dinâmicas quânticas abertas e interações luz-matéria em três frentes complementares. Primeiro, apresentamos uma proposta de interferômetro programável em óptica linear no qual o grau de liberdade caminho codifica o sistema e a polarização atua como qubit auxiliar para implementar mapas de Kraus; realizamos canais de descoerência e dissipação (defasagem, amortecimento de amplitude e Pauli), incluindo extensões a temperatura finita (GAD/SGAD). Em seguida, utilizando um quantificador de realidade quântica recentemente definido, demonstro que operações locais de Alice correlacionam-se com o apagamento da realidade de observáveis no fóton de Bob em um cenário de medições causalmente desconectadas; um apagador quântico óptico modificado, com pares emaranhados e tomografia de estado, confirma experimentalmente essa correlação. Por fim, investigamos a geração e o controle de correlações Stokes–anti-Stokes em espalhamento Raman, propomos experimentalmente (i) um possível caminho para análisar a conservação de momento angular orbital no processo e (ii) o estudo de anisotropia induzida em líquidos polares sob campo elétrico uniforme. |
| Abstract: | This thesis investigates, in photonics, how to design, diagnose, and exploit open quantum dynamics and light–matter interactions along three complementary fronts. First, we present a programmable interferometer in linear optics in which the path degree of freedom encodes the system and polarization serves as an ancilla qubit to implement Kraus maps; we implement decoherence and dissipation channels (dephasing, amplitude damping, and Pauli), including finite-temperature extensions (GAD/SGAD). Next, using a recently defined quantum-reality quantifier, we demonstrate that Alice’s local operations correlate with the erasure of the reality of observables in Bob’s photon in a scenario of causally disconnected measurements; a modified optical quantum eraser, with entangled pairs and quantum-state tomography, confirms this correlation experimentally. Finally, we investigate the generation and control of Stokes–anti-Stokes correlations in Raman scattering and propose an experimental route to (i) analyze orbital-angular-momentum conservation in this process and (ii) study field-induced anisotropy in polar liquids under a uniform electric field. |
| Keywords: | Interferômetro programável Realidade quântica Emaranhamento de fótons Espalhamento Raman Programmable interferometer Quantum reality Photon entanglement Raman scattering |
| Subject CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA |
| Program: | Programa de Pós-Graduação em Física |
| Production unit: | Instituto de Física |
| Publisher: | Universidade Federal do Rio de Janeiro |
| Issue Date: | 16-Dec-2025 |
| Publisher country: | Brasil |
| Language: | eng |
| Right access: | Acesso Aberto |
| Appears in Collections: | Física |
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