Análise teórica de uma memória atômica fundamental considerando um átomo de três níveis em uma cavidade óptica

dc.contributor.advisor1Souza, James Alves de
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2212240621620011
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0003-0112-8332
dc.contributor.authorSilva, Julia Elisa Barbosa da
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/4162604323811168
dc.date.accessioned2025-03-07T13:59:26Z
dc.date.issued2024-10-14
dc.description.abstractQuantum optics is a branch of physics that applies quantum theory to phenomena involving light and its interaction with matter. One of the key advances in this field is the use of Cavity Quantum Electrodynamics (CQED), which describes how radiation interacts with matter inside an electromagnetic resonator, or optical cavity. A notable phenomenon within CQED is Electromagnetically Induced Transparency (EIT), which allows inducing transparency in an opaque medium through the application of electromagnetic fields. EIT has led to several promising applications, such as quantum memory, which is a technological device used for storing and retrieving quantum information, fundamental for quantum communication and computing. In this work we present a theoretical study to analyze the implementation of a quantum memory based on the EIT phenomenon combined with cavity quantum electrodynamics (CEIT– Cavity EIT). For this purpose, we consider a system composed of a single three-level atom in Λ configuration coupled to a single mode of the quantum field of an optical cavity. The eigenstates of the system were calculated analytically through the diagonalization of the interaction Hamiltonian according to the Jaynes-Cummings model, and the dynamics of the system were solved numerically through the master equation formalism. The results show that the superposition of quantum states is essential for the observation of the memory process in the CEIT system. Furthermore, we analyzed the role of the atom-field coupling on the performance of the implemented quantum memory, showing that efficiency of the information storage process can be optimize by increasing the value of this parameter.eng
dc.description.resumoA óptica quântica é uma área da física que lida com a aplicação da teoria quântica aos fenômenos que envolvem a luz e sua interação com a matéria. Alguns fenômenos relacionados a esta área do conhecimento nos permitem verificar a possibilidade de controlar a luz através da Eletrodinâmica Quântica de Cavidades (EQC), responsável por descrever a interação entre radiação e matéria no interior de um ressonador eletromagnético, mais conhecido como cavidade óptica. Um desses fenômenos é a transparência eletromagneticamente induzida, (EIT- Electromagnetically Induced Transparency), que permite induzir a transparência de um meio opaco através da aplicação de campos eletromagnéticos. Vários processos baseados no fenômeno de EIT têm fornecido aplicações promissoras, sendo uma delas a memória quântica, que consiste de um dispositivo fundamental que armazena e recupera informações quânticas, desempenhando um papel crucial em protocolos de comunicação e computação quânticas. Neste trabalho apresentamos um estudo teórico para analisar a implementação de uma memória quântica baseada no fenômeno da EIT combinado com eletrodinâmica quântica de cavidades (CEIT– Cavity EIT). Para isso, consideramos um sistema composto por um único átomo de três níveis em configuração Λ acoplado a um único modo do campo quântico de uma cavidade óptica. As autoenergias e autoestados do sistema foram calculados analiticamente através da diagonalização do hamiltoniano de interação segundo o modelo de Jaynes-Cummings e a dinâmica do sistema foi resolvida numericamente através do formalismo da equação mestra. Os resultados mostram que a superposição de estados quânticos são essenciais para a observação do processo de memória no sistema CEIT. Adicionalmente, analisamos a influência do acoplamento átomo-campo na performance da memória quântica implementada, mostrando que quanto maior o valor desse parâmetro mais eficiente é o processo de armazenamento de informação.por
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamento
dc.identifier.citationSILVA, Julia Elisa Barbosa da. Análise teórica de uma memória atômica fundamental considerando um átomo de três níveis em uma cavidade óptica. 2024. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Física) – Universidade Federal de São Carlos, Sorocaba, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/21514.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/21514
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCâmpus Sorocaba
dc.publisher.courseFísica - FL-So
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.rightsAttribution-NonCommercial 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/br/
dc.subjectMemória Quânticapor
dc.subjectTransparência Eletromagneticamente Induzidapor
dc.subjectEletrodinâmica Quântica de Cavidadespor
dc.subjectModelo de Jaynes-Cummingspor
dc.subjectQuantum Memoryeng
dc.subjectElectromagnetically Induced Transparencyeng
dc.subjectCavity Quantum Electrodynamicseng
dc.subjectJaynes-Cummings Modeleng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA
dc.titleAnálise teórica de uma memória atômica fundamental considerando um átomo de três níveis em uma cavidade ópticapor
dc.title.alternativeTheoretical analysis of a fundamental atomic memory considering a three-level atom in an optical cavityeng
dc.typeTCC

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