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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/1013| Entrelazamiento y disipación en arreglos de puntos cuánticos | |
| Lesvia Débora Contreras Pulido | |
| Fernando Rojas Iniguez | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Estados de Bell,Fonones,Computación cuántica,Comunicación cuántica | |
| En este trabajo se estudia la generación teórica de entrelazamiento entre los estados de carga de un arreglo de dos dobles puntos cuánticos a través de interacciones directas e indirectas entre éstos e incluyendo efectos disipativos. En ambos casos se analiza la distribución de carga dentro del arreglo, se calcula la probabilidad de encontrar al sistema en los estados de Bell y se emplea la concurrencia para cuantificar el grado de entrelazamiento obtenido. Cada doble punto contiene un electrón adicional por lo que puede representar a un “qubit de carga”. La interacción directa entre qubits se modela a través de un Hamiltoniano de Hubbard extendido que incluye la repulsión Coulombiana entre los electrones del arreglo, el tuneleo entre puntos cuánticos vecinos y el efecto de un campo eléctrico externo. Se determina que las interacciones electrostáticas y un cierto grado de deslocalización de la carga promovido por el tuneleo producen entrelazamiento tanto estacionario como dinámico, así como la formación de un estado de Bell con la mayor probabilidad. En particular, se demuestra la formación y el control coherente de cada uno de los estados de Bell a partir de estados iniciales no entrelazados y de la manipulación dinámica de un potencial asimétrico, aplicado únicamente sobre uno de los dobles puntos. Se encuentra, además, que pequeñas asimetrías en uno de los puntos cuánticos ocasionan que la concurrencia disminuya drásticamente. Se utiliza la aproximación Markoviana para incluir los efectos de un baño disipativo de fonones en equilibrio termodinámico acoplado débilmente al arreglo de qubits y se evalúa el efecto de la temperatura en las propiedades del sistema, encontrándose que la formación de un estado de Bell preferencial se inhibe conforme la temperatura se incrementa. La concurrencia se mantiene a bajas temperaturas, anulándose posteriormente a una temperatura finita que depende de la amplitud del tuneleo. En el segundo caso, se emplea un Hamiltoniano de pseudo espín para describir al arreglo de dos qubits de carga independientes acoplados fuertemente a un baño de fonones común. Se considera a uno de los dobles puntos en contacto con dos reservorios de electrones. Mediante el empleo de una transformación canónica se incluyen los efectos disipativos, encontrándose que, a temperatura cero, el baño produce interacciones indirectas entre los dobles puntos y presenta dos tipos de efectos que compiten entre sí: por una parte genera entrelazamiento entre los qubits (en menor grado que el obtenido en el caso anterior), y posteriormente lo anula al promover estados con ambos electrones localizados en los puntos superiores o inferiores del arreglo. Seevaluaron los efectos de aismetrías en cada doble punto así como del tuneleo de una partícula hacia/desde los reservorios. Ambos promueven la localización de la carga en estados específicos los cuales, dependiendo de la configuración adoptada, compiten con los estados inducidos por el baño reflejándose en la disminución o incremento del entrelazamiento. In this work we study theoretical entanglement generation on the charge states of two double-quantum dots by means of direct and indirect interactions between them, taken dissipative effects into account. In both analyses, the charge distribution inside such an array is analyzed as well as the probability for finding each one of the Bell states, whereas concurrence is used in order to quantify the degree of entanglement obtained. Each double dot containing one extra electron can be used to represent a “charge qubit”. Direct interaction between the qubits is modeled through an extended Hubbard Hamiltonian, which includes Coulomb repulsion between the electrons, hopping between neighboring quantum dots and the effect of an external electric field. By means of electric interactions and a certain degree of charge delocalization (promoted by tunneling), stationary and dynamical entanglement is obtained as well as one of the Bell states with the largest probability. In particular, we demonstrate the generation and coherent control of each Bell state from nonentangled initial conditions and throughout dynamical manipulation of an asymmetric electric field applied on one of the double-dots. In addition, it is found that the concurrence value decreases due to a small asymmetry in one of the dots. Decoherence produced by a thermal phonon bath weakly coupled to the charge qubits array is included by using the Markovian approximation. In such regime, temperature effects on the system properties were evaluated finding the inhibition of a preferred Bell state as temperature increases. Large concurrence is maintained at very low still finite temperature but vanishes at a threshold temperature which, in general, depends on tunneling amplitude. In the second case considered in this work, a pseudo spin Hamiltonian is used to describe an array formed by two independent charge qubits, both of them interacting with a common bath at zero temperature in the strong coupling regime. It is also considered that one of the qubits is open to electron reservoirs. A canonical transformation is used to include dissipative effects, finding that the bath indeed produces indirect interactions between the double-dots, presenting two competing effects: entanglement generation (but in a lower extent than in the previous analysis) and a further loss of correlations as it promotes states with both electrons localized on the upper or the lower dots. Effects of asymmetry in each double dot and also electron transition from/to reservoirs were taken into account. Both of them tend to localize the charge in specific states which, depending on the promoted configuration, compete with the states promoted by the bath, raising or lowering the entanglement obtained. | |
| CICESE | |
| 2007 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Contreras Pulido, L.D.2007.Entrelazamiento y disipación en arreglos de puntos cuánticos.Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California.139 pp | |
| OTRAS ESPECIALIDADES FÍSICAS | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Física de Materiales |
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