Instrumentação para geração e caracterização de pares de fótons em um ensemble de átomos frios

Abstract

Nesta dissertação são apresentadas minhas contribuições na construção de uma Armadilha Magneto-Óptica (AMO) e na implementação experimental do protocolo DLCZ no Laboratório de Redes Quânticas da UFPE. Entre elas estão a montagem da cabeça de um laser de diodo (Teco), um controlador de temperatura digital em Arduino, bobinas para geração de campos magnéticos, entre outras. A AMO se baseia na força por pressão de radiação que a luz exerce sobre a matéria. Ao combinar um campo magnético inomogêneo com três pares de feixes de laser contrapropagantes de polarizações circulares opostas, conseguimos criar uma força viscosa e restauradora que resfria e aprisiona os átomos em torno da origem definida pelo campo magnético, formando uma nuvem fria de átomos. Como parte do esforço coletivo para sua construção, montei ainda um sistema de absorção saturada do laser Teco, o feixe de rebombeio e as bobinas para os campos magnéticos de compensação e armadilhamento. A temperatura que a nuvem atômica atinge é da ordem de 1mK, sua dimensão é de ~ 3mm e conseguimos armadilhar cerca de 10⁸ átomos. Uma vez formada a nuvem de átomos frios e armadilhados, desligamos os feixes que sustentam a AMO e realizamos o experimento de geração de pares de fótons individuais seguindo o protocolo de informação quântica DLCZ, onde contribuí com a montagem do feixe de leitura. Com a ajuda do Time-Multiplexed Detector que implementei, fazemos a deteção dos fótons gerados e obtemos as estatísticas necessárias para sua caracterização. A partir dos dados obtidos, determinamos se os pares de fótons gerados estão em um regime não-clássico.