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ORCID:  http://orcid.org/0009-0008-0915-7094
Document type: Trabalho de Conclusão de Curso
Access type: Acesso Aberto
Title: Eletrodinâmica Quântica de Cavidades na Faixa de Micro-ondas em Chips Semicondutores com Pontos Quânticos Definidos Eletrostaticamente
Author: Ribeiro, Gustavo Henrique
First Advisor: Bôas, José Maria Villas
First member of the Committee: Almeida, Gustavo Foresto Brito de
Second member of the Committee: Souza, Fabricio Macedo de
Summary: Este trabalho apresenta uma análise teórica e computacional da interação radiação-matéria em arquiteturas de Eletrodinâmica Quântica de Circuitos (cQED) aplicadas a pontos quânticos semicondutores. Fundamentado no formalismo da matriz densidade e na teoria de sistemas quânticos abertos, o estudo emprega a equação mestra na forma de Lindblad para descrever processos dissipativos, incluindo relaxação de energia (T1) e decoerência (T2). O desenvolvimento teórico inicia-se com a quantização do campo eletromagnético e o modelo de Jaynes-Cummings sob a Aproximação de Onda Girante (RWA), estendendo-se ao regime dispersivo pela transformação de Schrieffer-Wolff, da qual resultam Hamiltonianos efetivos e parâmetros de deslocamento dispersivo. Implementam-se, então, simulações numéricas para caracterizar a dinâmica coerente sob pulsos de micro-ondas, comparando os resultados com referências experimentais da literatura. A análise prioriza a reprodução de oscilações de Rabi e a interferometria de Ramsey. Por fim, investigam-se os limites de validade da RWA em regimes de acoplamento intenso e demonstra-se a preparação controlada de estados escuros (subespaços livres de decoerência) no modelo de Tavis-Cummings com dois qubits.
Abstract: This work presents a theoretical and computational study of light-matter interaction in circuit quantum electrodynamics (cQED) architectures based on semiconductor quantum dots. Using the density matrix formalism and the theory of open quantum systems, we employ the Lindblad master equation to model dissipative mechanisms, including energy relaxation (T1) and decoherence (T2). The theoretical framework starts from the quantization of the electromagnetic field and the Jaynes-Cummings model within the rotating-wave approximation (RWA), and is extended to the dispersive regime via the Schrieffer-Wolff transformation, yielding effective Hamiltonians and dispersive shifts. We then perform numerical simulations to characterize coherent dynamics under microwave control and to compare the obtained results with experimental benchmarks reported in the literature, with emphasis on reproducing Rabi oscillations and Ramsey interferometry. Finally, we examine the limits of validity of the RWA at stronger coupling and demonstrate the controlled preparation of dark states (decoherence-free subspaces) in the two-qubit Tavis-Cummings model.
Keywords: Matriz densidade
density matrix
sistemas quânticos abertos
open quantum systems
Equação Mestra de Lindblad
Lindblad master equation
Modelo de Jaynes-Cummings
JaynesCummings model
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Quote: RIBEIRO, Gustavo Henrique. Eletrodinâmica Quântica de Cavidades na Faixa de Micro-ondas em Chips Semicondutores com Pontos Quânticos Definidos Eletrostaticamente. 2026. 54 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Física de Materiais) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/48605
Date of defense: 28-Feb-2026
Appears in Collections:TCC - Física de Materiais

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