Óptica Quântica

Conhecimentos de Base Recomendados

Conhecimentos básicos de Óptica e Mecânica Quântica.

Métodos de Ensino

Alguns dos tópicos serão abordados de forma expositiva, outros serão propostos ao estudante para desenvolvimento autónomo, após uma breve introdução nas aulas. Há ainda aulas de laboratório e de resolução de problemas recorrendo a programas de modelação computacional.

Resultados de Aprendizagem

Objetivos:
Conhecimentos aprofundados de física (óptica quântica e suas aplicações tecnológicas, com relevância para os LASERs e outras aplicações como a criptografia quântica).
Compreensão teórica dos fenómenos físicos (incluindo a descrição quântica de feixes coerentes e parcialmente coerentes de luz e a sua interacção com a matéria).
Modelação e resolução de problemas específicos da área em questão.

Importância secundária:
Capacidade para procurar e utilizar bibliografia no estudo autónomo.
Capacidade de análise crítica de dados, modelos e resultados.
Familiarizar-se com as fronteiras de investigação na área.

Estágio(s)

Não

Programa

Descrição clássica e quântica da radiação electromagnética.
Transições radiativas.
Coeficientes de Einstein, taxas de transição, regras de selecção.
Largura e forma das linhas espectrais.
Lasers e masers: oscilações, modos e propriedades.
Estatística de fotões
"Bunching" e "antibunching" de fotões.
Estados coerentes.
Interacção da luz com a matéria.
Sobreposição de estados coerentes e matriz densidade.
Modelo de dois níveis. Resolução da equação de Schrodinger dependente do tempo. Processos ressonantes.
Campo fraco e coeficientes de Einstein.
Campo forte: oscilações de Rabi, amortecimento.
Átomos em cavidades.
Cavidades ópticas. Acoplamento átomo-cavidade.
Limite fraco e emissão espontânea. O efeito de Purcell.
Electrodinâmica quântica do acoplamento forte e observações experimentais.
Aplicações.
Arrefecimento Doppler.
Armadilhas magneto-ópticas.
Criptografia clássica e quântica.
Computação quântica.

Docente(s) responsável(eis)

Maria Helena Almeida Vieira Alberto

Métodos de Avaliação

Avaliação
Projecto: 25.0%
Resolução de problemas: 25.0%
Exame: 50.0%

Bibliografia

Laser Fundamentals, W. T. Silfvast, Cambridge University Press (2003).

Quantum Optics: an introduction, M. Fox, Oxford University Press (2002).

Introductory Quantum Optics, C. Gerry, P. Knight, Cambridge University Press (2005).