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Exploring quantum optics and quantum information: from the interferometer to the generation of correlated photons

dc.contributor.advisorAguilar, Gabriel Horacio
dc.contributor.advisorCo1Lemos, Gabriela Barreto
dc.contributor.advisorCo1IDhttps://orcid.org/0000-0003-4901-0309pt_BR
dc.contributor.advisorCo1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6885659314359356pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7481641434906096pt_BR
dc.contributor.referee1Aguiar Júnior, Filomeno Soares de
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0001-6916-3770pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3775749903279561pt_BR
dc.contributor.referee2Santos, Marcelo Paleologo Elefteriadis de França
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0001-5667-3376pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/1190700200800606pt_BR
dc.contributor.referee3Alves, Gabriel Bié
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/7153505692952410pt_BR
dc.contributor.referee4Monken, Carlos Henrique
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/0398657255645016pt_BR
dc.creatorAraújo, Jailson Sales
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0000-0002-6086-7189pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/4568108232543504pt_BR
dc.date.accessioned2026-07-16T21:34:14Z
dc.date.available2026-07-18T03:00:11Z
dc.date.issued2025-12-16
dc.description.abstractThis 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.pt_BR
dc.description.resumoEsta 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.pt_BR
dc.embargo.termsabertopt_BR
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11422/29659
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio de Janeiropt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentInstituto de Físicapt_BR
dc.publisher.initialsUFRJpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Físicapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectInterferômetro programávelpt_BR
dc.subjectRealidade quânticapt_BR
dc.subjectEmaranhamento de fótonspt_BR
dc.subjectEspalhamento Ramanpt_BR
dc.subjectProgrammable interferometerpt_BR
dc.subjectQuantum realitypt_BR
dc.subjectPhoton entanglementpt_BR
dc.subjectRaman scatteringpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICApt_BR
dc.titleExploring quantum optics and quantum information: from the interferometer to the generation of correlated photonspt_BR
dc.typeTesept_BR

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