Dissertação de Mestrado #723 – Erick Ribeiro de Carvalho – 29/05/2024

Os displays de cristal líquido (LCD) são dispositivos capazes de manipular propriedades de um feixe de luz incidente, como amplitude, fase e polarização em função da tensão aplicada às suas moléculas. Neste trabalho, faremos a caracterização experimental do efeito de um LCD sobre a polarização da luz, visando sua utilização como um modulador espacial de luz (SLM) programável em experimentos de ótica e informação quântica. Na primeira parte, vamos determinar a matriz de Mueller do dispositivo e, a partir dela, suas propriedades polarimétricas. Mostraremos que o LCD atua apenas de forma aproximada como uma placa retardadora ideal, uma vez que introduz despolarização à luz incidente. Na segunda parte, investigamos o comportamento do LCD através do formalismo de operações quânticas, tratando sua atuação como uma operação sobre estados de um qubit de polarização. Através da tomografia de processos, determinamos a matriz que caracteriza a operação do dispositivo e mostramos que ela é não unitária. Em seguida, derivamos uma expressão geral para a matriz de processo de um SLM, dado pela combinação do LCD com placas de onda. Esta expressão nos permitirá implementar operações programáveis sobre os estados de polarização da luz em função da configuração das placas de onda e da tensão no LCD. Como aplicação, vamos quantificar a fidelidade da operação real implementada pelo SLM com uma operação unitária ideal de interesse em protocolos de informação quântica.