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Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
FÍSICA (33144010001P7)
TRAPPED IONS BEYOND LOW-INTENSITY REGIMES
TADEU MIGUEL TASSIS
TESE
09/10/2024

Íons aprisionados interagindo com lasers são uma das tecnologias quânticas mais desenvolvidas até o momento. Sua aplicabilidade vai desde testes experimentais de princípios quânticos básicos à realização física de computadores e simuladores quânticos. Normalmente, esses sistemas são operados em regimes de lasers fracos. Esse regime permite o uso de hamiltonianos efetivos simples com base na validade da aproximação de onda girante. O advento de novos designs de armadilhas e cavidades que permitem o uso de lasers intensos abre novos caminhos para a implementação de operações quânticas mais rápidas e a emergência de nova física por meio de efeitos não lineares. Do lado teórico, no entanto, há ainda muito a ser explorado em cenários de lasers intensos. O objetivo desta tese, então, é investigar e estender nossa compreensão do sistema de íons aprisionados para além do regime de baixa intensidade. Nossos esforços e contribuições podem ser divididos em duas principais frentes. Na primeira, com o uso de transformações unitárias específicas, propusemos um modelo que descreve efetivamente a dinâmica de um íon aprisionado desde os cenários de baixa intensidade até os de alta intensidade. Além disso, ele também permite a descrição da dinâmica em altas intensidades mesmo quando o laser não está em perfeita sintonia com a transição atômica. Na segunda, exploramos e caracterizamos numericamente propriedades de não-equilíbrio de um íon aprisionado sujeito a um gradiente de temperatura. Em particular, estudamos como propriedades como correntes de calor, coerências residuais do estado estacionário, e retificação de corrente, que são de interesse para várias aplicações em informação e termodinâmica quânticas, respondem a mudanças nos parâmetros da armadilha de íons, com enfoque particular em cenários de alta intensidade.

íons aprisionados;sistemas quânticos abertos;acoplamento forte;métodos aproximativos
Laser-driven trapped ions are one of the most developed quantum technologies to date. Their applicability ranges from experimentally testing of basic quantum principles to the physical realisation of quantum computers and simulators. Usually, these systems have been operated in regimes of low laser intensity. This regime allows the use of simple effective Hamiltonians based on the validity of the rotating-wave approximation. The advent of novel trap and cavity designs that offer the possibility of strongly driving the ions opens up new avenues for the implementation of faster quantum operations and the emergence of new physics through nonlinear effects. From the theoretical side, however, there is still much to be explored in strong-driving scenarios. The aim of this thesis, then, is to investigate and extend our understanding of trapped ion systems beyond the low-intensity regime. Our efforts and contributions can be split into two fronts. First, with the use of specific unitary transformations, we proposed a model that effectively describes the trapped ion dynamics from weak-driving scenarios up to strong-driving ones. Besides, it also allows the description of strong-driving dynamics even when the laser is not in perfect tune with the atomic transition. Second, we explored and numerically characterised the non-equilibrium dynamics of a trapped ion subject to a temperature gradient. In particular, we studied how properties such as heat currents, steady-state residual coherences, and current rectification, which are of interest to several quantum information and thermodynamical applications, respond to changes in the trapped ion parameters, with a particular focus in high-intensity scenarios.
trapped ions;open quantum systems;strong coupling;approximate methods
1
98
INGLES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
O trabalho possui divulgação autorizada
FIS - TADEU MIGUEL TASSIS.pdf

Contexto

FÍSICA
INFORMAÇÃO QUÂNTICA
-

Banca Examinadora

FERNANDO LUIS DA SILVA SEMIAO
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
BRENO MARQUES GONCALVES TEIXEIRA Docente - PERMANENTE
VIVIAN VANESSA FRANCA HENN Participante Externo
FERNANDO LUIS DA SILVA SEMIAO Docente - PERMANENTE
FAGNER MURUCI DE PAULA Participante Externo
ANTONIO VIDIELLA BARRANCO Participante Externo

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC - Pró reitoria de Pós Graduação 25
FUND COORD DE APERFEICOAMENTO DE PESSOAL DE NIVEL SUP - Programa de Demanda Social 29

Vínculo

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Sim
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