Dissertação de Mestrado #711 – Igo Gomes Mendes – 10/11/2023

Atualmente a maioria das abordagens em informação quântica usam sistemas quânticos de dois níveis, qubits. Generalização dos qubits, os sistemas quânticos de d-níveis (d > 2) são menos usuais, embora nas últimas duas décadas tenham sido mostradas teoricamente algumas vantagens de seu uso em comunicação quântica e computação quântica. Os sistemas de três níveis, chamados qutrits, são os qudits mais simples. Esse trabalho consiste em implementar
portas lógicas quânticas usando qutrits. O sistema de três níveis é preparado gerando três feixes de laser atenuados em modos gaussianos em uma superposição coerente. Com isso, podemos gerar estados fotônicos de três caminhos (qutrit). A partir utilização das grades de difração de fase periódicas em um modulador espacial de luz (SLM) programável e um sistema ótico, implementamos as operações lógicas quânticas sob estes modos óticos no grau de liberdade
espacial, visando a demonstração das operações quânticas das portas de Pauli de um qutrit. Grades de difração lineares diferentes são utilizadas em cada modo diferente. Estes caminhos da luz formam a base do estado quântico preparado, para a operação da porta lógica sob o estado quântico inicial. As operações quânticas nesse experimento são descritas pelos operadores de Pauli para sistemas de três níveis. Utilizando estes operadores sobre o estado conseguimos demonstrar nove operadores de Pauli e o operador Identidade.