• entanglement
• mechanical oscillators
• optomechanics
• quantum noise
• radiation pressure
• squeezing

Riassunto Analitico

Questa tesi teorica si sviluppa nel campo dell'optomeccanica, ovvero studia l'interazione di luce con oscillatori (nano-) micromeccanici e in questo modo la possibilità di controllare quantisticamente sistemi meccanici grandi. A un livello fondamentale, l'obiettivo è studiare la meccanica quantistica applicata ad oggetti macroscopici e investigare il sottile confine tra regime classico e regime quantistico. Tradotto in concreto, questo lavoro si concentra sulla ricerca di parametri ottimali (possibilmente vicini ai parametri utilizzati in recenti esperimenti) per cui la generazione di stati non classici in un sistema meccanico sia ben visibile e facilmente realizzabile. Particolare interesse è dato ad effetti di ``squeezing'' e ``entanglement''.

Viene presentata una trattazione dettagliata dell’interazione tramite pressione di radiazione, spiegando gli aspetti principali che rendono l'accoppiamento optomeccanico uno strumento fondamentale per il controllo di oscillatori meccanici. Un modello per gli effetti di rumore e dissipazione dovuti all’accoppiamento con l’ambiente esterno completa la cornice teorica e rende possibile analizzare la dinamica quantistica di sistemi optomeccanici senza perdere contatto con la realtà. In questo modo i risultati trovati possono essere sufficientemente precisi e direttamente confrontabili con i futuri risultati sperimentali.

Seguendo alcuni recenti lavori apparsi in letteratura viene costruito un metodo di analisi, usato come esempio per discutere la generazione, la quantificazione e la misura di ``entanglement'' tra modi di oscillazione meccanici e modi di radiazione in una cavità Fabry-Perot. Cuore di questa tesi è poi la generazione di ``squeezing`` e ``entanglement`` in sistemi optomeccanici modulati periodicamente. Quando un sistema viene modulato periodicamente, entrano infatti in gioco effetti addizionali (come ad esempio la risonanza parametrica), che possono risultare molto utili se sfruttati adeguatamente. In questa prospettiva possono essere trovati schemi efficaci per amplificare la visibilità e migliorare il controllo degli effetti quantistici desiderati. Giocando sui parametri della modulazione viene infine caratterizzato il regime ideale che massimizza la presenza di effetti quantistici ed è allo stesso tempo
compatibile con le più recenti implementazioni sperimentali.