(35ª) Defesa de Dissertação de Mestrado, de Pedro Henrique Guimarães

Sala 406, Bloco B, Campus Santo André

Quarta-feira, 5 de Dezembro  de 2012, 14h

Título: Resfriamento Eletromagnético em Eletrodinâmica Quântica de Circuitos

Resumo:

Introduzimos nesta dissertação uma técnica que visa o resfriamento de uma linha de transmissão supercondutora no contexto de Eletrodinâmica Quântica de Circuitos. O processo é conduzido através da retirada de fótons térmicos da linha de transmissão via aplicação de um fluxo magnético modulado sobre um átomo artificial dispersiva- mente acoplado à linha de transmissão. O fluxo magnético é introduzido através de um pulso cuja frequência deve ser modulada adequadamente. Mostramos que para um tipo específico de modulação, é possível atingir regimes de acoplamento entre a linha de transmissão e o átomo artificial que permitem transições de “bandas laterais vermelhas”. Iniciamos descrevendo a formulação matemática dos elementos de circuito que compõem o sistema utilizado. Descrevemos em detalhes a quantização canônica da linha de transmissão supercondutora a partir de sua formulação Lagrangiana e mos- tramos a formulação Hamiltoniana para o circuito LC não linear que constitui o átomo artificial. Analisamos brevemente o acoplamento átomo artificial-linha de transmissão e chegamos ao conhecido Hamiltoniano de Rabi, análogo àquele proveniente do cenário da Ótica Quântica. Introduzimos nesse último Hamiltoniano, um pulso magnético externo e periódico que atua diretamente na frequência de transição do átomo artificial, tornando o sistema não-estacionário. Através da análise detalhada dos regimes ressonantes possíveis com a modulação externa da frequência, utilizamos a aproximação para obter uma dinâmica efetiva do sistema, o que inspirou o método que propomos. Para construir a estratégia de resfriamento, transições não coerentes do sistema foram levadas em consideração. Em particular, a emissão espontânea do átomo artificial, que juntamente com as transições causadas pela dinâmica efetiva proveniente do pulso externo, completa o ciclo do resfriamento, conduzindo os fótons térmicos do interior da linha para o ambiente. A interação da linha de transmissão com o meio ambiente e parâmetros compatíveis com experimentos atuais também foram considerados, mos- trando a viabilidade da implementação da técnica com a presente tecnologia. Neste caso, tratamos numericamente a dinâmica decoerente do Hamiltoniano de Rabi, mos- trando que o processo de resfriamento inspirado em aproximações de fato é efetivo.
Resultados expressivos quanto à retirada de fótons térmicos da linha de transmis- são foram obtidos, mostrando uma eficiência da ordem de 99%, sendo comparáveis aos resultados da bem sucedida técnica de resfriamento por bandas laterais comu- mente empregada no contexto de íons aprisionados. Juntamente com esses resultados foram discutidos aspectos interessantes da dinâmica do sistema durante o processo de resfriamento, sendo possível observar características exclusivamente quânticas em sua evolução temporal. Por fim, propusemos a investigação teórica sobre os efeitos que os diversos tipos de formas de pulsos externos poderiam ter sobre a eficiência do resfriamento em relação ao tempo, e abrimos a possibilidade de otimização do processo como uma perspectiva futura.


Candidato: Pedro Henrique Guimarães

Orientador: Prof. Dr. Roberto Menezes Serra


Banca Examinadora

Membros titulares:

  • Roberto M. Serra (UFABC)
  • Roberto Sarthour (CBPF)
  • Fernando Semião  (UFABC)

Membros suplentes:

  • Miled Moussa (USP-São Carlos)
  • Eduardo Peres Novais de Sá (UFABC)

 

 

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