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dc.contributor.advisor1Pablo Lima Saldanhapt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8040936966256967pt_BR
dc.contributor.referee1Carlos Henrique Monkenpt_BR
dc.contributor.referee2Pedro Ernesto Schiavinatti Tavarespt_BR
dc.contributor.referee3José Wellington Rocha Tabosapt_BR
dc.contributor.referee4Raul Celistrino Teixeirapt_BR
dc.creatorDavi de Freitas Barrospt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/3462462938313985pt_BR
dc.date.accessioned2021-08-15T13:43:32Z-
dc.date.available2021-08-15T13:43:32Z-
dc.date.issued2020-02-17-
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/1843/37495-
dc.description.abstractIn this work, we consider a quantum memory formed by an ensemble of 3-level atoms to study the emission of light in a Fock state for one and two excitations, exhibiting the superradiant character in these processes. In this setup, a writing laser beam may induce quantum transitions between pairs of levels, leaving either one or two of these atoms excited in an appropriate coherently distributed state across the cloud, thus storing quantum information. After that, a reading laser beam extracts this information in the form of one or two photons, respectively, in a superradiant emission at a specific mode of the electromagnetic field that depends on the details of the stored state. Then, we can certify the quantum nature of light, making sure that a semi-classical approach is inadequate to describe this phenomenon. The central point is the development of an analytical theory for the interaction between atoms and light in this context. We find the beam’s spatio-temporal profile, showing that the modes in which the generated read and write photons are counterpropagating. Following the theory, the two-photon wavepacket is consistent with the profile obtained for two independent photons, each identical to the one achieved for a single superradiant emission. These conclusions match with experimental studies of quantum information storage by a cloud of cold atoms realized by the quantum optics group at UFPE, where we notice a good agreement between theory and experiment. These studies allowed the first characterizations of the superradiant emission of two photons by an atomic ensemble.pt_BR
dc.description.resumoNeste trabalho, utilizamos uma memória quântica formada por uma nuvem de átomos de 3 níveis para estudar a dinâmica de emissão de luz em estado de Fock contendo uma ou duas excitações, explicitando o caráter superradiante nestes processos. Um feixe laser de escrita pode induzir transições nesses átomos deixando uma ou duas excitações coerentemente distribuídas na nuvem, armazenando informação. Posteriormente, um feixe laser de leitura retira essas excitações na forma de fótons que são emitidos de forma superradiante e num modo que depende da informação armazenada. Com este tipo de arranjo, é possível atestar o caráter quântico da luz e garantir que uma formulação semi-clássica é inadequada para descrever o fenômeno. Como elemento principal, desenvolvemos uma teoria analítica para a interação dos átomos com a luz, obtendo o perfil espaço-temporal da emissão e demonstrando que os fótons gerados na leitura se acoplam a um modo do campo conjugado ao utilizado durante a escrita para preparar o estado da nuvem. De acordo com a teoria, o pacote de onda de dois fótons é consistente com o perfil temporal obtido na emissão de fótons independentes e idênticos ao obtido na emissão superradiante de um único fóton. Estas conclusões são comparadas com experimentos de armazenamento de informação quântica por nuvens de átomos frios realizados pelo grupo de ótica quântica da UFPE, em que podemos constatar uma boa concordância entre os resultados experimentais e as previsões teóricas. Esses estudos permitiram a caracterização, pela primeira vez, da emissão superradiante de dois fótons por um conjunto de átomos.pt_BR
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológicopt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Geraispt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentICX - DEPARTAMENTO DE FÍSICApt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Físicapt_BR
dc.publisher.initialsUFMGpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectSuperradiânciapt_BR
dc.subjectÁtomos friospt_BR
dc.subjectMemória quânticapt_BR
dc.subjectÓptica quânticapt_BR
dc.subject.otherRadiaçãopt_BR
dc.subject.otherÁtomospt_BR
dc.subject.otherÓptica quânticapt_BR
dc.subject.otherFótonspt_BR
dc.titleEmissão superradiante de 1 e 2 fótons por uma memória quântica de átomos friospt_BR
dc.title.alternativeSuperradiant emission of 1 and 2 photons by a quantum memory of cold atomspt_BR
dc.typeTesept_BR
dc.identifier.orcidhttps://orcid.org/0000-0001-6818-0042pt_BR
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