Interacción radiación-materia mediada por fonones en la electrodinámica cuántica de cavidades

Abstract

En este trabajo de tesis doctoral se realiza un análisis amplio del mecanismo de asistencia fonónica a la interacción en las propiedades ópticas y cuánticas de los principales sistemas de la electrodinámica cuántica de cavidades, a saber, puntos cuánticos verticalmente alineados, un sistema cavidad-punto cuántico y una molécula fotónica acoplada a un punto cuántico. Se encuentra que éste es un mecanismo de decoherencia selectiva que estabiliza desde cortos tiempos las coherencias y afecta la estructura del espacio de Hilbert asociado. Sus efectos sobre los observables del sistema son estudiados a fondo y permiten introducir el régimen de acople intermedio, responsable por varios fenómenos considerados en la literatura hasta la fecha como anómalos. La existencia de éste régimen abre un nuevo panorama de trabajo en la electrodinámica cuántica de cavidades y es además corroborada por medidas experimentales de una molécula fotónica acoplada a un punto cuántico, realizadas en colaboración con el grupo experimental de Finley et al. [1]

Abstract: In this Ph.D. thesis it is studied the influence of the phonon-assisted cavity feeding mechanism on the optical and quantum properties of the main systems in the cavity quantum electrodynamics; which are the vertically stacked quantum dots, a quantum dot-cavity system, and a photonic molecule coupled to a quantum dot. It is found that the phonon-assisted cavity feeding is a selective decoherence mechanism, that makes the coherences constant from short times and affects the structure of the associated Hilbert space. Its effects over the system observables are deeply studied and allow to introduce the intermediate quantum coupling regime. This new regime is responsible for many effects that have been considered as anomalous in the literature. The existence of this regime open a new research scenario in the cavity quantum electrodynamics, and it is corroborated by experimental measurements of a photonic molecule coupled to a quantum dot, which was realized in cooperation with the Finley et al. [1] experimental research group.