A técnica de produção e detecção de pares de fó...a técnica de produção e detecção de pares de fótons produzidos no processo de conversão paramétrica descendente foi implantada com sucesso no nosso novo laboratório de óptica quântica. estes pares de fótons são correlacionados quanticamente e esta correlação é reconhecida como um recurso fundamental para a realização de tarefas de processamento e transmissão de informação com desempenho superior aos sistemas existentes atualmente. não há uma receita sobre como se obter o chamado ganho quântico de uma forma geral, mas sabemos que em alguns casos específicos este ganho pode ser obtido através da simulação quântica. a simulação quântica consiste em utilizar um sistema físico sobre o qual possuímos um grande controle experimental para simular outro sistema menos acessível experimentalmente. os sistemas ópticos são particularmente interessantes para este tipo de aplicação, pois há atualmente uma diversidade muito grande de dispositivos disponíveis comercialmente para se realizar as mais variadas operações com os diversos graus de liberdade da luz. sendo assim, pretendemos utilizar pares de fótons emaranhados para simular sistemas do tipo spin 1/2 interagentes. além disso, os feixes de luz podem ser preparados em modos ópticos que possuem momento angular orbital. trata-se de um grau de liberdade discreto e com espectro infinito, o que o torna especialmente atraente para aplicações em comunicação quântica. o nosso laboratório possui o conhecimento e o equipamento necessários para produzir feixes de luz e fótons únicos com momento angular orbital. em uma aplicação realizada com sucesso recentemente, nós fomos capazes de simular um oscilador harmônico simples e estudar aspectos da termodinâmica no limite quântico com o uso de relações de flutuação dissipação. o próximo passo nesta investigação é o estudo destas relações de flutuação dissipação acrescentando o emaranhamento quântico. a presença do emaranhamento neste contexto, faz com que os conceitos usuais de termodinâmica mudem. a motivação deste tipo de estudo é obter uma formulação teórica análoga à termodinâmica clássica, que permita por exemplo estimar o custo energético de tarefas de processamento de informação quântica. outra aplicação do emaranhamento é a realização experimental do chamado demônio de maxwell, no qual a informação e a entropia são tratados em pé de igualdade. a metodologia de trabalho consiste na montagem de experimentos empregando fótons gêmeos da conversão paramétrica descendente e detecção em coincidência. trabalhamos com os graus de liberdade espaciais transversais dos fótons, que podem ser manipulados de forma bastante eficiente através de moduladores espaciais de luz, além dos componentes usuais. trabalhamos também com os graus de liberdade de polarização que também pode ser manipulada de maneira bastante precisa e eficaz no laboratório. a polarização da luz é um dos chamados qubits, ou bits quânticos, mais utilizados em protocolos de transmissão e processamento de informação quântica. a nossa equipe de trabalho é formada pelos estudantes de iniciação cientifica, de pós-graduação, pós-docs e colegas do nosso grupo de pesquisa, em torno de 15 pessoas. diretamente envolvidos neste projeto, teremos pelo menos quatro estudantes de doutorado.