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Tecnologias Quânticas
EF 2013 . 2014 - 1º semestre
Especificação técnica - ficha curricular Elementos especificos
*) 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
Método de avaliação
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.
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