DEPARTAMENTO DE FÍSICA

 

Tecnologias Quânticas - EF

Ano letivo: 2012-2013
Especificação técnica - ficha curricular

Elementos especificos
código da disciplinaciclo de estudossemestre lectivocréditos ECTSlíngua de ensino
2003040216pt *)

*) N.B.  se houver estudantes que não falem português a língua é o inglês.

Objectivos formativos
Importância central:

Conhecimentos aprofundados de física (óptica quântica e suas aplicações tecnológicas)
Compreensão teórica dos fenómenos físicos (incluindo a descrição quântica de dispositivos tecnológicos como LASERS, SQUIDs, etc)
Modelação e resolução de problemas específicos da área em questão

Importância secundária:

Capacidade de actualização
Capacidade para procurar e utilizar bibliografia
Estar familiarizado com as fronteiras de investigação


Programa genérico mínimo

Os postulados da Mecânica Quântica (revisão). Sistemas de partículas idênticas: fermiões e bosões. Estatística de ensembles.
Lasers
Princípio de funcionamento. Coeficientes de Eisntein. Realimentação óptica. Condição limiar, modos e condição de estabilidade. O laser de 4 níveis taxa de bombeamento e densidade de fluxo
O laser de rubi, e o laser He-Ne. Laser de CO2 e de corantes
Lasers semicondutores. Absorção e emissão num semicondutor. O díodo emissor de luz. Amplificação óptica num semicondutor. Lasers de homojunção e de heterojunção. Materiais semicondutores e tecnologias de fabrico de lasers.
Características da luz laser: dirrecionalidade, monocormaticidade, brilho, coerência. Granitado laser.
Q-switching e mode-locking.
Holografia
Processo holográfico. Registo, reconstrução e localização da imagem,
Hologramas de fase. Interferometria holográfica.
Aplicações
Fibras ópticas
Princípio de funcionamento
Fibras com índice em degrau, gradual e monomodo. Atenuação e dispersão cormática.
Sensores de fibra óptica.
Óptica não-linear.
Descrição quântica de alguns processos de óptica não-linear. Aplicações.
Amplificação paramétrica
Supercondutores
Supercondutividade. Descrição fenomenológica. Propriedades termodinâmicas dos supercondutores.
Efeito Meissner. O modelo dos dois fluidos.
Explicação quântica da supercondutividade.
Efeitos quânticos: o efeito Josephson DC e AC.
Interferência quântica e SQUIDS. Aplicações tecconlógicas.
Criptografia e computação quântica (*)
Criptografia clássica e quântica. Princípios básicos.
Distribuição quântica de chave, verificação de identidade e correcção de erros.
Computação quântica: qubits
Portas lógicas quânticas. Implementação de operações sobre qubits.
Descoerência.
Aplicações de computadores quânticos.
Estados entrelaçados e teletransporte.




Pré-requisitos

Mecânica Quântica e Óptica (a nível de 1º ciclo).



Competências genéricas a atingir
. Competência em análise e síntese;
. Competência para resolver problemas;
. Competência em raciocínio crítico;
. Competência em aprendizagem autónoma;
. Competência em aplicar na prática os conhecimentos teóricos;
. Competência em organização e planificação;
. Competência em comunicação oral e escrita;
. Competência para comunicar com pessoas que não são especialistas na área;
. Competência em entender a linguagem de outros especialistas;
. Criatividade;
(por ordem decrescente de importância)
Horas lectivas semestrais
aulas teóricas30
aulas práticas laboratoriais30
total horas lectivas60

Método de avaliação
Trabalho laboratorial ou de campo20 %
Resolução de problemas20 %
Trabalho de síntese20 %
Exame40 %

Bibliografia de referência

Quantum Optics: an introduction, M. Fox, Oxford University Press (2002).
Óptica e Fotónica, Mário Ferreira, Lidel, 2003.
The Feynman Lectures on Physics, Vol III., Adison Wesley (1968)
Semiconductor Device Physics, G. Parker, Prentice Hall (1994)

Método de ensino

Alguns dos tópicos serão abordados de forma expositiva, outros serão propostos ao estudante para desenvolvimento autónomo, após uma breve introdução nas aulas.

Será dada particular atenção às inúmeras aplicações tecnológicas da mecânica quântica.

Os alunos deverão consultar bibliografia especializada sobre alguns dos tópicos cobertos pelo programa.



Recursos específicos utilizados
Laboratório de Óptica Avançada.