3.10 Facultad de Física

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https://repositorio.uc.cl/handle/11534/21489

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Browsing 3.10 Facultad de Física by Subject "530.12"

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    Dinámica fuera del equilibrio de polaritones en cavidades QED
    (2021) Tancara Álvarez, Diego Andrés; Orszag Posa, Miguel; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
    Los sistemas cuánticos basados en interacción de luz con materia en el régimen de acoplamiento fuerte sirven como plataformas físicas para estudiar dinámicas coherentes e incoherentes de estados cuánticos. Esto permite un amplio rango de parámetros de control que son ajustables experimentalmente y permiten explorar simulaciones cuánticas de sistemas físicos de muchos cuerpos, propagación de correlaciones cuánticas, y procesamiento de información cuántica. En esta tesis se estudia, mediante simulaciones numéricas, la dinámica de estados cuánticos de naturaleza híbrida entre átomo y fotón que describen cuasipartículas conocidas como polaritones. Estos se estudian en una y dos cavidades QED fuera del equilibrio. Primero, exploramos cuatro escenarios en donde establecemos condiciones para la transición entre ramas de polaritones, incluyendo mecanismos puramente coherentes en sistemas cerrados y mecanismos incoherentes correspondientes a procesos de decaimiento de la cavidad. Para los mecanismos coherentes obtenemos una condición para el cambio en el tiempo del detuning observando una oscilación de Rabi entre las ramas de polaritones de un mismo nivel. Luego aplicamos lo obtenido para estudiar curvas de transición de estados tipo Aislante-Mott y Superfluido en distintos tipos de dinámicas. Para los mecanismos incoherentes observamos una asimetría dependiente del detuning en las ramas de polaritones durante el proceso de relajación, lo que permite un cambio de rama en el proceso. Finalmente incluimos un bombeo externo para controlar oscilaciones de Rabi entre las ramas de polaritones a un mismo nivel.
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    Geometrical approach for quantum control : the qubit case
    (2021) Mendizábal Pico, Mauro Javier; De Nittis, Giuseppe; Spehner, Dominique; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Física
    En esta tesis presentamos un modelo de control cuántico para transiciones de estados puros y mixtos, aplicado a un qubit. El modelo está basado en la geometría del espacio de los estados cuánticos dada por la métrica de Bures y la ecuación de Liouville-von Neumann, la cual contiene información sobre los parámetros de los campos de control. Además, hacemos una revisión y simulación de los modelos o algoritmos de control cuántico que están bien establecidos en el área de control cuántico. Hemos llegado a concluir que nuestro trabajo supera a los modelos CRAB y GRAPE cuando se desea llegar al estado final en menos pasos; es decir, haciendo evolucionar al estado inicial lo menos posible, cumpliendo con un rango de valor de infidelidad deseado.
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    Path integrals for boundaries in diffusion and quantum mechanics
    (2020) Lantaño Pinto, Trinidad; Koch, Benjamin; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Física
    Diffusion and quantum mechanics with boundary conditions arise naturally in various situations in physics. While reflecting and absorbing boundaries are well mathematically described, intermediate scenarios are not that clear. Consider a reflective boundary which is removed for a time δ and subsequently reinstated. First, we place a Brownian particle at one side of this barrier and study its path-integral propagator. We obtained a closed expression for the particle’s probability of being before or after the barrier at a certain time. We then consider the same barrier, but when the removing time is unforeseen, so the particle could cross to the other side at some time within a known interval [0,T]. A path-integral propagator is computed, and it is shown numerically that the limit to the exact path integral is convergent. Finally, we consider a quantum particle in the presence of a reflective barrier removed at t = ∆t1 for a time δ and then reinstated. We propose a path-integral propagator for this process and show that the corresponding wave function satisfies the Schrodinger equation.
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    Qubit generation and photon cooling in a Ramsey interferometer
    (2020) Oyarce Andrade, Felipe Ignacio; Orszag Posa, Miguel; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Física
    In this thesis, we propose a realizable experimental scheme to prepare a superposition of the vacuum and one-photon states using a typical cavity QED-setup. This is different from previous schemes, where the superposition state of the field is generated by resonant atom-field interaction and the cavity is initially empty. Here, we consider only dispersive atom-field interaction and the initial state of the cavity field is coherent. Then, we determine the parameters to prepare the desired state via atomic post-selection. We also include the effect of cavity losses and detection imperfections in our analysis against which this preparation of the optical qubit in a real Fabry-Perot superconducting cavity is robust. In addition, we show that this scheme can be used for the preparation of other photon number Fock state superpositions. In short, our task is achieved with high fidelity and a post-selection probability within experimental reach. With the same scheme, we propose to cool the cavity field to its ground state starting from a thermal distribution by a dispersive atom-field coupling followed by an atomic post-selection. We also analyze the effect of the cavity and atomic losses. The proposed experiment can be realized with real parameters with high fidelity.