Estudio del efecto de la disipación en un sistema tipo Jaynes Cummings Hubbard
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Español
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Resumen
En este trabajo final de maestría se realiza el análisis de un sistema de cavidades cuánticas acopladas, específicamente un sistema de dos cavidades acopladas, cada una con un punto cuántico. Este sistema se describe mediante el Hamiltoniano de Jaynes--Cummings--Hubbard en un modelo de tamaño finito. Primero, se analiza el sistema en régimen cerrado para caracterizar sus autoestados y su evolución en función de la desintonía, identificando anticruces y cambios en la composición de los estados cuánticos. Posteriormente, se introducen bombeos coherente e incoherente de excitones, junto con mecanismos disipativos como la emisión espontánea, la pérdida de fotones y el desfase, con el fin de evaluar su influencia conjunta en la dinámica del sistema, en particular sobre la ocupación de los niveles energéticos, la estabilidad de los estados excitados y la coherencia cuántica. Se calculan observables físicos como el número de fotones en cada cavidad, la función de correlación de segundo orden, la inversión de población exitónica y la pureza del estado en diferentes regímenes de acoplamiento entre cavidades. Adicionalmente, se compara el bombeo coherente con el incoherente, encontrando que este último actúa como principal mecanismo de excitación, controlando la ocupación fotónica y la inversión de población, mientras que el bombeo coherente juega un papel más sutil, asociado principalmente al mantenimiento de la coherencia cuántica y a una mayor pureza del estado. (Texto tomado de la fuente)
Abstract
This master's thesis presents the analysis of a system of coupled quantum cavities, specifically a system consisting of two coupled cavities, each containing a quantum dot. This system is described by the Jaynes–Cummings–Hubbard Hamiltonian in a finite-size model. First, the system is analyzed in the closed regime to characterize its eigenstates and its evolution as a function of detuning, identifying anticrossings and changes in the composition of the quantum states. Subsequently, coherent and incoherent exciton pumping are introduced, along with dissipative mechanisms such as spontaneous emission, photon loss, and dephasing, in order to evaluate their joint influence on the system dynamics—particularly on the occupation of energy levels, the stability of excited states, and quantum coherence. Physical observables, such as the photon number in each cavity, the second-order correlation function, the excitonic population inversion, and the state purity, are calculated under different cavity coupling regimes. Additionally, coherent and incoherent pumping are compared, revealing that the latter acts as the primary excitation mechanism, controlling photon occupation and population inversion, while coherent pumping plays a more subtle role, mainly associated with maintaining quantum coherence and higher state purity.
Descripción
ilustraciones a color, diagramas