Control magnético de un sistema molecular de puntos cuánticos inmerso en una molécula fotónica

Abstract

En este trabajo se estudia el efecto de un campo magnético externo sobre los observables en estado estacionario de algunos sistemas de microcavidades y puntos cuánticos que revisten diferentes órdenes de complejidad a nivel estructural y teórico en tanto su arquitectura física cambia al considerar y disponer diferentes componentes en distintas configuraciones. Inicialmente, se considera un punto cuántico multiexcitónico embebido en una cavidad óptica bimodal como una primera aproximación a la idea molecular en cuanto a la posibilidad de más de una excitación material en un emisor cuántico. Se continúa considerando un par de puntos cuánticos que acorde a su distribución espacial lateral o vertical constituyen una molécula tanto mediante interacciones de transferencia de energía de resonancia como mediante interacciones de tunelamiento de portadores de carga correspondiente, los cuales también se encuentran dispuestos en una cavidad óptica. Finalmente, dichos sistemas moleculares de materia se consideran embebidos en una configuración de microcavidades que aportan el componente molecular fotónico. Se construyen los modelos teóricos que definen cada uno de los sistemas de interés para posteriormente realizar un análisis hamiltoniano detallado de las relaciones de dispersión y composiciones fraccionales de los estados. Se prosigue con un análisis disipativo que incorpora los principales mecanismos decoherentes mediante el formalismo de la ecuación maestra a partir del cual se obtienen y analizan observables como las ocupaciones de los estados y funciones de correlación de segundo orden sin retraso. Todo lo anterior en función de la intensidad y el ángulo de inclinación del campo magnético externo aplicado. Se encuentra que las relaciones de dispersión de energía revelan la presencia de anti cruces como una firma de acoplamiento entre los diferentes componentes de los sistemas considerados. Además, se muestra que mediante la variación del ángulo de inclinación y la intensidad del campo magnético, se pueden manipular las dinámicas de ocupaciones en estado estacionario de los diferentes sistemas contemplados, con lo que se identificó regímenes de parámetros que propician la generación de estados biexcitónicos, moleculares excitónicos y fotónicos simples hasta estados híbridos moleculares de materia y de radiación de forma controlada en los diferentes sistemas estudiados (Texto tomado de la fuente).

In this study, we investigate the impact of an external magnetic field on the steady-state observables of systems with varying levels of complexity, as their physical architecture chanx ges due to the arrangement of different components. Initially, we examine a multi-excitonic quantum dot embedded in a bimodal optical cavity, representing a preliminary approximation to the concept of multiple material excitations in a quantum emitter. Subsequently, we explore a pair of quantum dots forming a molecular structure through resonance energy transfer interactions and charge carrier tunneling interactions. These dots are also situated within an optical cavity. Finally, we consider these molecular systems embedded within a configuration of micro-cavities that contribute to the photonic molecular component. The theoretical models defining each of these systems of interest are developed to conduct a comprehensive Hamiltonian analysis of dispersion relations and fractional composition states. Subsequently, a dissipative analysis is performed, incorporating key decoherence mechanisms using the master equation formalism. This analysis yields observables such as state occupancies and second-order correlation functions without delay. All these results are studied in relation to the strength and tilt angle of the applied external magnetic field. Our findings reveal that energy dispersion relations exhibit anti-crossing as a signature of coupling between the various components within the considered systems. Furthermore, we demonstrate that adjusting the tilt angle and magnetic field intensity allows manipulation of the steady-state occupancy dynamics of the systems under consideration. This identification of parameter regimes supports the generation of biexcitonic states, excitonic and photonic molecular states, and even hybrid molecular states of matter and radiation. Importantly, these manipulations can be controlled across the diverse systems studied.