Fotones en estados entrelazados : mediciones con resolución temporal

• Autores: Agüero, Mónica Beatriz
• Año de publicación: 2013
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Hnilo, Alejandro Andrés; Kovalsky, Marcelo Gregorio
• Materia: OPTICA CUANTICA; FOTONES ENTRELAZADOS EN POLARIZACION; FLUORESCENCIA PARAMETRICA; COINCIDENCE-LOOPHOLE; DESIGUALDAD SCHSH; QUANTUM OPTICS; POLARIZATION-ENTANGLED PHOTONS; PARAMETRIC FLUORESCENCE; COINCIDENCE-LOOPHOLE; SCHSH INEQUALITY
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

En esta Tesis se realizaron experimentos originales dirigidos a responder preguntas pendientesen el área de la fundamentación de la mecánica cuántica. En particular, se presentael primer estudio experimental de teorías realistas locales no ergódicas que aprovechan elcoincidence-loophole y/o efectos de memoria. En los tests realizados se estudiaron los distintosmecanismos que permiten generar una coincidencia, en los que se sustentan estas teoríaspara reproducir, a través de mecanismos clásicos, las predicciones de la mecánica cuántica. Para la realización de estos tests se emplearon pares de fotones entrelazados en polarización generados por fluorescencia paramétrica y se registraron los tiempos de detección decada fotón (time-stamping). Es importante destacar que en todos los tests las coincidenciasse determinaron una vez finalizado el experimento, variando a voluntad la ventana de coincidencias. En la primera parte de esta Tesis se armó una fuente continua de pares de fotones entrelazadosen polarización y se refutó un modelo de realismo local simple que se sustenta en elcoincidence-loophole. En la segunda parte se empleó una fuente pulsada de fotones correlacionados producidosen forma de pulsos de nanosegundos. Este es el primer experimento realizado con estas características en el ámbito internacional. Para la realización de este experimento se construyó unláser de estado totalmente sólido de Nd:YVO4 triplicado en frecuencia con un diseño originalque emite pulsos con una duración de nanosegundos con una repetición de hasta 100 kHz. Empleando este láser se realizó, además, el primer estudio experimental de las coincidenciasaccidentales en el régimen pulsado usando la técnica de time-stamping. Para efectuar los diferentestests también fue necesario registrar los tiempos de detección de todos los pulsos debombeo, los que permiten establecer el intervalo de tiempo en el que se espera encontrar unpar de fotones. Los resultados obtenidos en esta segunda etapa tampoco mostraron ninguna evidencia delcoincidence-loophole o de efectos relacionados, refutando o, al menos, imponiendo nuevas ymuy severas restricciones, a esta clase de teorías.
In this Thesis we present original experiments aimed to answer remaining open questionsin the area of the foundations of quantum mechanics. In particular, we present the firstexperimental study of non-ergodic local theories which takes advantages of the coincidenceloopholeand/or memory effects. In the tests we study the different (local realistic) ways thequantum mechanics predictions can be reproduced if the expected time of detection of eachparticle is fully unknown. For the realization of these tests, we use polarization-entangled pairs of photons generatedby parametric fluorescence, and we record the time of the detection of each single photon (time-stamping). It is important to stress that in all the tests the number of coincidences aredetermined a long time after the experiment has ended, and that the size of the coincidencewindow can be varied at will. In the first part of this Thesis, we built a continuous source of polarization-entangled pairsof photons and refute a simple local realist model that exploits the coincidence loophole. In the second part, we built a pulsed source of correlated photons, by pumping the nonlinearcrystals with a ns-pulse laser. This is the first measurement of the violation of the Bell’sinequalities performed with these characteristics (i.e., pulse separation much longer than thepulse duration) at the international level. For the realization of this experiment we built anall-solid-state Nd:YVO4 laser (third harmonic) of original design, providing 100-ns pulses witha repetition up to 100 kHz. With this laser we make, besides, the first experimental study ofthe accidental coincidences in the pulsed regime using the time-stamping technique. In thefinal tests, the times of detection of each single detected photon, as well as the times of arrivalof each pumping pulse, are recorded. This allows defining the interval of time a “signal”photon (as opposed to “noise” photon) is expected to be detected. No evidence of the existence of the coincidence-loophole or related effects is found. Thisresult refutes or, at least, imposes new and tighter restrictions to this class of theories.
Fil: Agüero, Mónica Beatriz. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.