[pt] ASPECTOS QUÂNTICOS DE OSCILADORES HARMÔNICOS: INVESTIGANDO OS LIMITES DA MECÂNICA QUÂNTICA

[en] QUANTUM FEATURES OF HARMONIC OSCILLATORS: INVESTIGATING THE LIMITS OF QUANTUM MECHANICS

[pt] LUCA ABRAHAO PAIVA

[pt] CARACTERISTICA QUANTICA

[pt] OSCILADOR HARMONICO QUANTICO

[pt] NAO-CLASSICALIDADE

[pt] OSCILADOR MACROSCOPICO

[pt] DESCOERENCIA

[en] QUANTUM FEATURE

[en] QUANTUM HARMONIC OSCILLATOR

[en] NON-CLASSICALITY

[en] MACROSCOPIC OSCILLATOR

[en] DECOHERENCE

[pt] A Mecânica Quântica é uma das teorias mais bem sucedidas de todos os tempos. Não apenas tem um grande poder preditivo, como também mudou completamente a maneira como entendemos a física. No entanto, a Mecânica Quântica não prevê o próprio alcance, e, em princípio, a descrição probabilística deveria ser válida em nosso mundo macroscópico. Mas isso não acontece. Um ponto central do porquê a descrição quântica é substituída pela Mecânica Clássica, é a descoerência. A interação dos muitos graus de liberdade de um ambiente macroscópico faz com que seja extremamente difícil medirmos as propriadades quânticas de um sistema. Nesse contexto, exploramos como ainda podemos detectar efeitos não-clássicos de osciladores harmônicos em um regime intermediário, através da optomecânica. Neste trabalho apresentamos fundamentos do formalismo da optomecânica, tanto a dinâmica unitária, quanto para sistemas quânticos abertos. Depois, discutimos dois sistemas optomecânicos distintos, ressaltando como podemos investigar a presença de características quânticas. Além disso, discutiremos outras abordagens para identifcar características quânticas de osciladores harmônicos em situações cada vez mais próximas ao regime macroscópico.

[en] Quantum Mechanics is one of the most successful theories of all time. It not only has a great predictive power, but also has completely changed the way physics is understood. However, Quantum Mechanics does not predict its own range of validity, and, in principle, the probabilistic description should be valid in our macroscopic world. But it does not happen. In the core of the explanation of why the description from Quantum Mechanics is substituted by Classical Mechanics lies decoherence. The interaction of the many unseen degrees of freedom from a macroscopic environment with a quantum system makes it extremely hard to measure its quantum properties. In this context, we explore how one can still detect non-classicality of oscillators in a intermediate regime, whether in a mesoscopic scale or a oscillator with a macroscopic number of excitations, via an optomechanical description. In this work, we present the basics of the formalism of optomechanics, both in the unitary dynamics and in an open quantum system approach. We then discuss two different optomechanical systems, highlighting how we can perceive its quantum features. At last, we discuss other possible schemes to identify the quantum nature of harmonic oscillators in situations of increasing macroscopic nature.

THIAGO BARBOSA DOS SANTOS GUERREIRO

WELLES ANTONIO MARTINEZ MORGADO

THIAGO BARBOSA DOS SANTOS GUERREIRO

FERNANDO DA ROCHA VAZ BANDEIRA DE MELO

2024-11-14

2024-10-04

[pt] TEXTO

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INGLÊS

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.68634