Obs: interessados em trabalhar nas áreas novas descritas abaixo, graduação ou pós-graduação, procurar o Prof. Nelson na sala da Diretoria do Instituto de Física

Resumo: Na área de Informação Quântica, associado ao projeto do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia (Ministério de Ciência e Tecnologia) e ao programa Cientista de Nosso Estado (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro), o Laboratório de Colisões Atômicas e Moleculares do Instituto de Física da UFRJ (LaCAM-IF-UFRJ) tem três sub-linhas de pesquisa: (A) átomos gêmeos, (B) computação quântica e (C) armadilha de íons.

Histórico: A sub-linha de computação quântica (teoria) se iniciou em 2007 a partir do Instituto do Milênio de Informação Quântica, em sua segunda versão [Car-2007] [Car-2008]. A de átomos gêmeos (teoria e experiência) teve a mesma origem, mas se iniciou no final de 2007 [Med-2008]. Esta sub-linha é apoiada pelo edital CAPES-COFECUB (final de 2008), de cooperação Brasil-França. A sub-linha de armadilha de íons (experiência) se iniciou com o primeiro Instituto do Milênio de Informação Quântica, no começo da década [Med-2005].

Participantes Membros da UFRJ:

Nelson V. de Castro Faria - Ph.D. (1970-Univ. de Montreal) - Prof. Titular e Diretor do IF.

Ginette Jalbert de Castro Faria - Dr. (1985-PUC-Rio) - Prof. Associado.

Carlos Renato de Carvalho - Dr. (1991-PUC-Rio) - Prof. Adjunto.

Fabio Zappa - Dr. (2003-UFRJ) - Prof. Adjunto-atualmente na UFJF.

Aline Medina dos Santos - M. Sc. (2004-UFRJ) - Doutoranda (sanduíche Orsay 2007-2008).

Rodrigo do Nascimento Fernandes - Dr. (2008-UFRJ) - Pós Doutorando.

Participantes Externos (membros do Laboratório Aimé Cotton, Université Paris 11, Orsay, França, http://www.lac.u-psud.fr):

O objetivo do trabalho com átomos gêmeos é estudar teórica e experimentalmente, a partir da frag-mentação de uma molécula de hidrogênio, a produção de dois átomos "gêmeos". A experiência já está em andamento no Laboratoire Aimé Cotton, na França [Méd-2008] e será montada no LaCAM, que já possui parcela importante dos equipamentos necessários. A experiência consiste num cruzamento de feixes de H₂ frios (jato supersônico) com elétrons ou íons [Gin-2008], levando a fragmentação do H₂. Posteriormente, o emaranhamento dos átomos gêmeos será verificado por interferometria Stern-Ger-lach [Bau-2004]. A diferença essencial entre os experimentos de Paris e Rio é a utilização de íons ao invés de elétrons. O problema é de interesse não somente da área de Informação Quântica, mas tam-bém da Mecânica Quântica fundamental, pois se trata da evolução de um sistema físico no processo de geração de um estado emaranhado.

Esse projeto é apoiado pelo edital CAPES-COFECUB, de colaboração Brasil-França, graças ao qual no período de janeiro e fevereiro de 2009 quatro membros da equipe da UFRJ - Ginette, Aline, Fabio e Nelson - trabalharam em Orsay.

Experiência de Atomos Gêmeos no Laboratório Aimé Cotton - França

A Computação Quântica apresenta um lado bastante concreto para despertar tanto interesse, que é a conhecida "Lei" de Moore, segunda a qual a capacidade de processamento, ou números de processa-dores por chip, dobra a cerca de cada 18 meses. De fato, esse ritmo vem se mantendo aproximada-mente constante há algumas décadas e, a continuar assim, a concentração de transistores levará a um inevitável cenário, onde efeitos quânticos "diretos" se tornarão absolutamente importantes. Sob ponto de vista mais acadêmico a Computação Quântica surgiu a partir de questionamentos pioneiros, sobre o conceito de informação e seu processamento, feito por Deutsch e Feynman entre outros. Além disso, a Computação Quântica é uma área de pesquisa que apresenta abordagens nas mais diversas áreas da Física, tais como, Física Atômica, Física Nuclear e Física do Estado Sólido.

Os trabalhos em Computação Quântica do nosso grupo têm sido desenvolvidos dentro do contexto da Eletrodinâmica Quântica de Cavidades. Temos procurado desenvolver propostas de sistemas experi-mentais factíveis, nos quais se possa realizar teleportação de estados quânticos de forma não probabi-lística. Em nossa abordagem, escolhemos o campo eletromagnético no interior das cavidades como sendo o sistema que contem a informação a ser armazenada e transmitida. Portanto, a transmissão de informação se processa através da teleportação do estado do campo.

Dentro do projeto do Milênio, uma armadilha Penning cilíndrica de extremidades abertas em que cam-pos estáticos elétricos e magnéticos são utilizados para aprisionar elétrons, foi projetada e está sendo construída [Med-2005]. Nessa armadilha, pretende-se aprisionar e esfriar elétrons e íons negativos produzidos por "sputtering" fora da armadilha. A idéia é que primeiramente elétrons sejam aprisiona-dos e esfriados por radiação e os íons negativos por colisões com estes elétrons frios. A simulação das várias situações referentes a alguns destes fenômenos já foram realizadas utilizando um programa (SIMION) e a construção da armadilha está em fase avançada. No momento, após alguns anos conse-guindo fundos e fazendo importações dos equipamentos necessários, temos condições de fazer a mon-tagem completa da armadilha Penning projetada.

-[Car-2007] C.R. Carvalho, E.S. Guerra, Ginette Jalbert e J.C. Garreau, J. Phys. B. 40, 1271 (2007) http://dx.doi.org/10.1088/0953-4075/40/6/017

-[Car-2008] C.R. Carvalho, E.S. Guerra e Ginette Jalbert, Opt. Commun. 281, 2149, (2008) http://dx.doi.org/10.1016/j.optcom.2007.11.079

-[Med-2008] Aline Medina, G. Rahmat, Ginette Jalbert, C.R. Carvalho, N.V. de Castro Faria e J. Robert, European Graduate College Workshop, Gif-sur-Yvette (2008). http://n.saquet.free.fr/EGC2008/Home.html

-[Gin-2008] Ginette Jalbert, W. Wolff, S. D. Magalhães e N. V. de Castro Faria, Phys. Rev A 77, 012722 (2008). http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevA.77.012722

-[Bau-2004] J. Baudon, R. Mathevet e J. Robert, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 32, R173-R195 (1999) e J. Baudon e J. Robert: Interférométrie atomique, ADCS, Paris, 2004. http://dx.doi.org/10.1088/0953-4075/32/15/201

-[Med-2005] Aline Medina dos Santos, Armadilha Penning Cilíndrica Para Estudo de Ions Negativos, Tese de Mestrado-Instituto de Física-UFRJ (2005). http://teses.ufrj.br/if_m/alinemedinadossantos.pdf