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Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Interação radiação-matéria em pontos quânticos semicondutores em nanocavidades
Author: Lima, William Júnio de
First Advisor: Bôas, José Maria Villas
First member of the Committee: Vernek, Edson
Second member of the Committee: Torre, Liliana Sanz de La
Third member of the Committee: Matinaga, Franklin Massami
Fourth member of the Committee: Degani, Marcos Henrique
Summary: Integrar bits quânticos(qubits) de estado sólido em circuitos fotônicos pode ser um ingrediente revolucionário para processamento e transporte de informação quântica. Se por um lado qubits baseado s em estado sólido são candidatos muito promissores para serem a unidade básica de computação quântica, por outro, o uso de fótons é a maneira mais confiável e rápida para transportar informações. Fazer a junção destes dois ingredientes é altamente desejado. Neste sentido, pontos quânticos semicondutores (PQs) em cristais fotônicos formam um ambiente ideal para tal realização, onde guias de onda podem ser utilizados para fazer a ligação entre qubits e detectores. Com esta motivação, neste trabalho é estudada em detalhes a interação radiação-matéria de um sistema composto por PQs embutidos em nanocavidades semicondutoras. Em todos os estudos é usado o formalismo da matriz densidade na forma de Lindblad. Em um primeiro estudo, é analisado o efeito de termos incoerentes no splitting do espectro de emissão de um único PQ dentro de uma nanocavidade. Vê-se que splitting observado nos experimentos não se traduz de forma fácil para o splitting polar itônico. Em outras palavras, o splitting observado nos experimentos não é o acoplamento entre o éxciton e os fótons. Em outro estudo utiliza-se uma molécula de PQ dentro de uma nanocavidade. Observa-se que, dependendo da simetria do estado quântico da molécula de PQ(simétrico ou anti-simétrico), o splitting no espectro de emissão pode ser reduzido (chegando até mesmo a zero dependendo dos parâmetros) ou equivalente como splitting de um único PQ. Por fim, investiga-se o espectro de emissão de um sistema composto por uma cavidade vazia acoplada a outra cavidade contendo um único PQ. Os resultados demonstram que o espectro de emissão de um modo de uma cavidade vazia de baixo fator de qualidade pode ser usado para monitorar o subsistema cavidade com um único PQ e suas interações.
Abstract: Integrating solid-state qubits to photonic circuit can be a revolutionary ingredient for quantum information processing and transportation of information. If on one hand solidstate based qubits are a very promising candidate for the quantum computation unit, photons, on the other hand, are the most reliable and fast way to transport information. Making the junction of this two ingredients is highly desired. In this sense, semiconductor quantum dots (QDs) in photonic crystals (PhC) provide a perfect environment for such an integration, where waveguides can be used to connect qubits and detectors. In this work, the light-matter interaction of a system composed of quantum dots embedded in semiconductors nanocavities is studied in details using density matrix formalism in the Lindblad form. In a first study, the effect of incoherent therms on the splitting of emission spectrum of a single QD inside a PhC is analyzed and we found that the splitting observed in the experiments can not translated very easily by polaritonic splitting. In other words, the observed splitting is not the coherent coupling between exciton and photons. In another work a quantum dot molecule inside a PhC is used and found that depending on the symmetry (symmetric or anti-symmetric) the molecule state, the splitting in the emission spectrum can be decreased (even zero depending on the choices of parameters) or enhanced when compared to that of a single QD. In the last study the emission spectrum of a system composed of an empty cavity coupled to another cavity with a single QD embedded is investigated. Our results demonstrate that the emission spectra of a low quality factor mode of the empty cavity can be used to monitor the quantum dot-cavity subsystem and its interactions.
Keywords: Pontos quânticos
Nanocavidades semicondutoras
Espectros de luminescência
Quantum dots
Semiconductors nanocavities
Emission spectrum
Ótica quântica
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Language: por
Country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Institution Acronym: UFU
Department: Ciências Exatas e da Terra
Program: Programa de Pós-graduação em Física
Quote: LIMA, William Júnio de. Interação radiação-matéria em pontos quânticos semicondutores em nanocavidades. 2015. 78 f. Tese (Doutorado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2015.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15617
Date of defense: 19-Mar-2015
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