Grupo de Óptica e informação Quântica
Instituto de Física – Universidade Federal Fluminense
Outubro de 2010
Membros do grupo:
Kaled Dechoum
Ernesto F. Galvão
José Augusto Huguenin
Daniel Jonathan
Antonio Zelaquett Khoury
Thiago Rodrigues de Oliveira
Marcelo Sarandy -
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Apresentação
O grupo de Óptica e Informação Quântica do IF-UFF (GOIQ) faz pesquisa em diversos temas teóricos nestas áreas, além de experimentos relacionados ao estudo de sistemas ópticos e de suas potenciais aplicações à transmissão e ao processamento quântico de informação.
Além da pesquisa dos vários teóricos, o grupo conta com o Laboratório de Óptica Quântica do IF-UFF (coordenado por Antonio Zelaquett Khoury), que originalmente nucleou o grupo, e com o Laboratório de Óptica da UFF em Volta Redonda, que entrou em operação no último ano sob coordenação de José Augusto Huguenin. O grupo compõe-se de pesquisadores relativamente jovens, tendo crescido de 3 para 7 membros desde 2005, com a entrada de José Augusto Huguenin (2005), Ernesto Galvão (2006), Marcelo Sarandy (2008) e Thiago de Oliveira (2010). Atualmente o grupo participa do INCT de Informação Quântica. Desde 2005 o grupo publicou 5 artigos na revista Physical Review Letters, além de 40 artigos em outros periódicos, dos quais 7 já têm mais de 25 citações cada. As atividades estão detalhadas no site http://infoptics.if.uff.br.
Pesquisa teórica
Os principais temas da pesquisa teórica do grupo são: correlações clássicas e quânticas em sistemas críticos; manipulação de diversos graus de liberdade de sistemas de óptica quântica; osciladores paramétricos óticos; fases geométricas em sistemas quânticos; representações e critérios de classicalidade para sistemas quânticos; circuitos quânticos aleatórios e estados úteis em matéria condensada (matrix product states).
Pesquisa experimental: Laboratório de Óptica Quântica do IF-UFF
A montagem do laboratório começou em 2002 com recursos da primeira edição do Instituto do Milênio de Informação Quântica. Desde então, o laboratório vem se dedicando ao estudo de propriedades da radiação eletromagnética com potenciais aplicações à área de Informação Quântica. Basicamente, as atividades do laboratório envolvem duas linhas de experimentos: i-) a utilização dos graus de liberdade spin-órbita do fóton para a realização de tarefas de transmissão e processamento de informação quântica e ii-) operação de um oscilador paramétrico óptico (OPO) para a produção de feixes luminosos emaranhados em quadraturas (variáveis contínuas).
Recentemente foram feitos experimentos que: simulam a criptografia quântica baseada no protocolo BB84 (PRA 77, 032345, 2008); analisam a natureza das fases associadas à evolução de estados quânticos de dois q-bits (PRL 99, 160401, 2007); demonstram a transferência de momento angular orbital no OPO (Optics Letters 33, p. 2803, 2008); simulam uma porta lógica NÃO-controlada (CNOT) nas variáveis spin-órbita do fóton (Optics Express 18, p.9207, 2010) e investigam uma desigualdade de Bell para estas variáveis (PRA 82, 033833, 2010). Além disso, trabalhos teóricos são produzidos pelos membros do laboratório em colaboração com pesquisadores teóricos do grupo e de outras instituições. Neste contexto, destacamos nosso recente resultado sobre hiper-emaranhamento em um OPO operado com vórtices (PRL 103, 230503, 2009).
Os pesquisadores experimentais responsáveis pelo laboratório são os Profs. Antonio Zelaquett Khoury e José Augusto Oliveira Huguenin. Três teses de doutorado e três de mestrado já foram concluídas no laboratório desde sua implantação, além de uma tese de doutorado em andamento. O Prof. José Augusto O. Huguenin, formado no laboratório, coordena um segundo laboratório de Óptica Quântica recentemente estabelecido no campus de Volta Redonda, e que começa a realizar seus primeiros experimentos.
Publicações
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Artigos selecionados:
1- dos Santos, BC; Dechoum, K; Khoury, AZ. Continuous-Variable Hyperentanglement in a Parametric Oscillator with Orbital Angular Momentum. Phys. Rev. Lett. 103, 230503 (2009).
2- Souza, C. E. R. ; Huguenin, J. A. O. ; Milman, P. ; Khoury, A. Z. . Topological phase for spin-orbit transformations on a laser beam. Phys. Rev. Lett. 99,160401 (2007).
3- de Oliveira, Thiago R. ; Rigolin, G. ; Oliveira, M. C. ; Miranda, E. Multipartite Entanglement Signature of Quantum Phase Transitions. Phys. Rev. Lett. 97, 170401 (2006).
4- Dechoum, K. ; Drummond, P. D. Universality of Quantum Critical Dynamics in a Planar Optical Parametric Oscillator. Phys. Rev. Lett. 95, 083601, 1 (2005).
5- M. S. Sarandy and D. A. Lidar, Adiabatic Quantum Computation in Open Systems, Phys. Rev. Lett. 95, 250503 (2005).
Perspectivas
Trata-se de um grupo jovem, que vem produzindo trabalhos de muito bom nível, publicados em importantes revistas internacionais. O grupo conta com um laboratório em plena atividade e um segundo laboratório recém-montado em Volta Redonda. É clara a necessidade de expansão, particularmente da área experimental. O alto nível da produção científica do grupo evidencia seu potencial de crescimento.