Estudio de los efectos térmicos en moléculas de excitones y sus aplicaciones a la termometría

Abstract

En la presente tesis, se llevó a cabo una exhaustiva revisión bibliográfica del estado del arte de los sistemas ópticos cuánticos, centrándose en la utilización de la temperatura como variable de estudio. Se exploró el sistema de dos puntos cuánticos en una microcavidad, comparando constantemente el efecto de interacción Förster entre ambos puntos cuánticos y la desintonía entre la frecuencia de los fotones confinados en la microcavidad y la frecuencia de cada excitón. El sistema Hamiltoniano fue analizado utilizando la teoría de James Cummings, generando diagramas de dispersión y estudiando los coeficientes de Hopfield para diversos valores de constantes de Förster y desintonía. Posteriormente, se examinó el entrelazamiento entre la materia y la radiación, así como el entrelazamiento entre las excitaciones de los dos puntos cuánticos, revelando valores significativos de entrelazamiento. Se abordaron las disipaciones del sistema a 0 K mediante la ecuación maestra y los operadores de Lindblad, considerando factores como el bombeo incoherente, imperfecciones en las paredes de la cavidad y la emisión espontánea de los dos puntos cuánticos, calculando los espectros de emisión. Finalmente, se analizaron los efectos de la temperatura en cada uno de los parámetros del sistema. Se incorporó el análisis con el desfase bipolar, recalculando los espectros de emisión para diferentes temperaturas y constantes de interacción Förster cuando el sistema está en resonancia. Se llevó a cabo una discusión sobre cómo los parámetros de la frecuencia de emisión, su ancho y su altura, pueden proporcionarnos información sobre la temperatura del sistema. Además, se analizó cómo en la región de máximo entrelazamiento se pueden utilizar como parámetros para calibrar un posible termómetro (Texto tomado de la fuente).

This thesis presents a comprehensive bibliographic review of the latest advancements in quantum optical systems, specifically emphasizing the role of temperature as a pivotal study variable. Central to this investigation is the behavior of a two quantum dot system within a microcavity. This study intricately compares the Förster interaction effects among the quantum dots with the detuning observed between the confined photon frequencies in the microcavity and the excitonic frequencies. Employing the James-Cummings theoretical framework, the Hamiltonian system was meticulously dissected, leading to the generation of dispersion diagrams and an indepth analysis of Hopfield coefficients across a range of Förster constants and detuning values. The research then delves into the realms of entanglement, examining both the matter-radiation interplay and the excitonic interactions within the two quantum dots. This exploration revealed substantial entanglement metrics, contributing significantly to our understanding of quantum coherence and interaction dynamics. A critical aspect of this study was addressing system dissipations at 0 K. Utilizing the master equation and Lindblad operators, the analysis incorporated various factors such as incoherent pumping, cavity wall imperfections, and spontaneous emission from the quantum dots, culminating in the precise calculation of emission spectra. In the final phase of this thesis, the focus shifts to the effects of temperature on each system parameter. This analysis extends to the consideration of bipolar dephasing, recalculating emission spectra across different temperatures and Förster interaction constants, particularly under resonant conditions. A discussion was conducted on how the parameters of emission frequency, its width, and its height can provide information about the system’s temperature. Furthermore, an analysis was undertaken regarding how these parameters can be utilized in the region of maximum entanglement to calibrate a potential thermometer (Texto tomado de la fuente).