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Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
FÍSICA (33144010001P7)
Twin-photon quantum correlations and their relation to the Gouy phase and Sorkin parameter
FRANCISCA CRISLANE VIEIRA DE BRITO
TESE
04/04/2022

Fótons gêmeos, gerados através do processo de conversão paramétrica espontânea do tipo-I, podem ser aproximadamente descritos por uma função de onda dupla-Gaussiana no espaço de configurações. Usando um propagador efetivo obtido através da aproximação de Fresnel, a evolução temporal e o espalhamento transversal da função de onda do par de fótons, encontramos que o par adquire uma fase de Gouy enquanto se propaga. Mostramos que o emaranhamento entre os fótons pode ser conectado à fase Gouy do par, dado que as duas quantidades dependem do comprimento de Rayleigh. Além disso, obtemos a fase Gouy do pacote de onda do bifóton sendo focalizado através de uma lente fina, que está razoavelmente de acordo com os dados experimentais obtidos na literatura. Indicando que a fase Gouy obtida a partir da função de onda efetiva dos fótons gêmeos pode ser usada como boa aproximação na exploração de correlações quânticas entre os fótons. Em seguida, exploramos a relação entre as correlações no espaço de fase dos bifótons difratando através de uma fenda-dupla conforme codificado na negatividade logarítmica e na fase de Gouy. Observamos que medidas das diferenças de fase de Gouy fornecem informações sobre a variação do emaranhamento dos fótons gêmeos, governado pelos parâmetros físicos do experimento e expresso pela negatividade logarítmica via elementos da matriz de covariância. Finalmente, calculamos o parâmetro Sorkin κ para bifótons e partículas massivas, que resulta de contribuições de caminhos não-clássicos do tipo kink e loops para interferometria de dupla-fenda e tripla-fenda. Esse modelo unidimensional simples para a avaliação de κ prevê que caminhos exóticos do tipo kink realizados por bifótons podem levar a κ ≈ 10−5 . Mostramos que tal modelo reproduz bem o parâmetro de Sorkin para ondas de matéria encontrado usando abordagens mais complexas na literatura. Além disso, estabelecemos uma hierarquia de aproximações com base na forma dos caminhos não-clássicos das ondas de matéria e comparamos seu tamanho com as principais correções relativísticas do propagador.

SPDC;fase de Gouy;caminhos exóticos;parâmetro de Sorkin
Type-I spontaneous parametric down-converted biphotons can be described approximately by a double-Gaussian wavefunction in configuration space. Using an effective propagator in the Fresnel approximation, the time evolution and transversal spreading of the two-particle wavefunction, we find that the pair of photons develops a Gouy phase while it propagates. We show that the two-photon entanglement can be connected to the biphoton Gouy phase, as these quantities are Rayleigh-length-related. Furthermore, we obtain the Gouy phase of the pair of photons wavepacket being focused through a thin lens, which is in reasonable agreement with the experimental data. Indicating that the Gouy phase obtained from the effective double-Gaussian biphoton wavefunction can be used as good approximation in exploring quantum correlations of twin photons. Afterwards, we exploit the relation between phase-space correlations of biphotons diffracting through a double-slit as encoded in the logarithmic negativity and the Gouy phase. We observe that measurements of Gouy phase differences provide information on the two-photons phase-space entanglement variation, governed by the physical parameters of the experiment and expressed by the logarithmic negativity via covariance matrix elements. Finally, we evaluate the Sorkin parameter κ for biphotons and massive particles, which results from nonclassical path contributions of the kink type and loops to doubleand triple-slit interferometry. This simple unidimensional model for the evaluation of κ predicts that kinked nonclassical paths may lead to κ ≈ 10−5 for biphotons. We show that such a model reproduces well the Sorkin parameter for matter waves found in more involved approaches in the literature. Moreover, we establish a hierarchy of approximations based on the shape of the nonclassical paths for matter waves and compare their size with leading relativistic corrections to the propagator.
SPDC;Gouy phase;exotic paths;Sorkin parameter
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
O trabalho possui divulgação autorizada
FIS-2022 - Francisca Crislane Vieira de Brito.pdf

Contexto

FÍSICA
FÍSICA DE PARTÍCULAS E CAMPOS
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Banca Examinadora

MARCOS DONIZETI RODRIGUES SAMPAIO
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
ELIZABETH AGUDELO OSPINA Participante Externo
SEBASTIAO JOSE NASCIMENTO DE PADUA Participante Externo
MARCOS DONIZETI RODRIGUES SAMPAIO Docente - PERMANENTE
LEONARDO TEIXEIRA NEVES Participante Externo
BRENO MARQUES GONCALVES TEIXEIRA Docente - PERMANENTE

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC - Pró reitoria de Pós Graduação 6
FUND COORD DE APERFEICOAMENTO DE PESSOAL DE NIVEL SUP - Programa de Demanda Social 48

Vínculo

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Sim
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