Propriedades e aplicação de medidas fracas em ótica

A descrição de medidas sobre sistemas quânticos gerou muito debate e controvérsia desde sua concepção na primeira metade do século XX devido a seu caráter probabilístico. Uma descrição mais aprofundada da medida veio em 1932, quando von Neumann introduziu o conceito de medida projetiva, detalhando como a medida quântica projeta o sistema em um estado final. Como um caso especial dessa medida, Aharonov et al demonstraram em 1988 um procedimento que correlaciona um grau de liberdade discreto com um grau contínuo, o que aparentemente permite medir valores fora do intervalo de autovalores do observável discreto. Esse procedimento é hoje conhecido como medida fraca. Neste trabalho é demonstrado como o valor fraca surge da medida de von Neumann, assim como suas propriedades e sua interpretação. Um foco especial é dado à propriedade de amplificação, e um interferômetro Sagnac foi montado em laboratório para exemplificar esse tipo de medida. O interferômetro Sagnac pode ser descrito tanto por ótica clássica quanto quântica, e o valor da deflexão medida nesse experimento é idêntico para ambas as descrições. A montagem em laboratório reproduz a feita por Dixon et al, 2009, que com ela foram capazes de medir um deslocamento angular de centenas de femtoradianos. Baseado nessa montagem, consegui medidas de ângulos de até dezenas de nanoradianos.The description of measurements on quantum systems generated a lot of debate and controversy since its conception in the first half of the 20th century due to its probabilistic nature. A deeper discussion of measurement came in 1932, when von Neumann introduced the concept of projective measurements, detailing how the quantum measurement projects the system on a final state. As a special case of this type of measurement, Aharonov et al showed in 1988 a procedure that correlates a continuous degree of freedom with a discrete one, which seemingly allows the measurement of values outside the eigenvalue range of the discrete observable. This procedure is nowadays known as a weak measurement. In this work is shown how the weak measurement is derived from von Neumann’s measurement, and also its properties and its interpretation. A special focus is given to the amplification property, and a Sagnac interferometer was built in laboratory in order to illustrate this type of measurement. The Sagnac interferometer can be described by both classical and quantum optics, and the deflection value measured by this experiment is identical in both descriptions. The experiment was built following Dixon et al, 2009, which were able to measure an angular deflection of hundreds of femtoradians with it. Based on this setup, I was able to measure angles of dozens of nanoradians