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Estado NOON

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Mecânica quântica
Princípio da Incerteza
Introdução à mecânica quântica

Formulação matemática

Um estado NOON é um estado emaranhado[1] de muitos corpos da mecânica quântica[2]:

que representa uma superposição de N partículas no modo a com zero partículas no modo b e vice-versa. Geralmente, as partículas são fótons, mas, em princípio, qualquer campo bosônico pode suportar estados NOON.

Os estados NOON são um conceito importante na metrologia quântica e na detecção quântica por sua capacidade de fazer medições de fase de precisão quando usadas em um interferômetro óptico. Por exemplo, considere o observável

O valor esperado de para um sistema em estado NOON alterna entre +1 e −1 quando a fase muda de 0 para . Além disso, o erro na medição de fase torna-se

[3][4]

Esse é o chamado limite de Heisenberg e fornece uma melhoria quadrática sobre o limite quântico padrão [nota 1].[5] Os estados NOON estão intimamente relacionados aos estados dos gatos Schrödinger e GHZ e são extremamente frágeis.

Notas e referências

Notas

  1. Provou-se que os estados NOON podem se aproximar do limite de Heisenberg (HL) para estimativa de fase, o que fornece um ganho na sensibilidade da medição sobre o limite quântico padrão (SQL) do uso apenas de fontes de luz clássicas (Veja Giovannetti, V., Lloyd, S. & Maccone, L. Advances in quantum metrology. Nat. Photonics 5, 222–229 (2011).), onde N é o número de fótons usados.

Referências

  1. «Entangled state | Project Gutenberg Self-Publishing - eBooks | Read eBooks online» 
  2. Simmons, Stephanie; Jones, Jonathan A.; Karlen, Steven D.; Ardavan, Arzhang; Morton, John J. L. (26 de agosto de 2010). «Magnetic field sensors using 13-spin cat states». Physical Review A. 82 (2). ISSN 1050-2947. doi:10.1103/physreva.82.022330 
  3. «NOON-Zustand – Physik-Schule» (em alemão) 
  4. Uhlig, C. V. H. B.; Sarthour, R. S.; Oliveira, I. S.; Souza, A. M. (14 de agosto de 2019). «Experimental implementation of an NMR NOON state thermometer». Quantum Information Processing (em inglês). 18 (9). 294 páginas. ISSN 1573-1332. doi:10.1007/s11128-019-2406-3 
  5. Zhang, Lu; Chan, Kam Wai Clifford (30 de julho de 2018). «Scalable Generation of Multi-mode NOON States for Quantum Multiple-phase Estimation». Scientific Reports (em inglês). 8 (1): 1–12. ISSN 2045-2322. doi:10.1038/s41598-018-29828-2 
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