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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.43.2023.tde-28092023-133229
Document
Author
Full name
Luis Felipe Santos da Silva
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2023
Supervisor
Committee
Silva, Luis Gregorio Godoy de Vasconcellos Dias da (President)
Drumond, Raphael Campos
Harunari, Pedro Eduardo
Title in Portuguese
Estatística de tempo de espera para uma cavidade óptica acoplada com um ponto quântico duplo
Keywords in Portuguese
Cavidade óptica
Distribuição de tempo de espera
Estatística de tempo de espera
Ponto quântico duplo
Sistemas quânticos abertos
Abstract in Portuguese
O formalismo de sistemas quânticos abertos tem se tornado cada vez mais popular para a análise de problemas físicos, uma vez que nos permite construir modelos mais realistas via inclusão de um ambiente externo que influencie na dinâmica de um sistema de interesse. Dentre as infinitas possibilidades, dois modelos que vêm sendo efervescentes nos últimos anos são o ponto quântico duplo e a cavidade óptica. O primeiro é visto como um sistema fermiônico, por permitir a entrada e saída de elétrons, enquanto o segundo tem natureza bosônica, por permitir a injeção e a ejeção de fótons. O acoplamento dessas duas entidades dá origem a um sistema composto rico em aplicações empíricas, muito no que diz respeito à detecção de fótons isolados. Tendo isso em vista, esse trabalho buscou introduzir a abordagem da estatística de tempo de espera para esse tipo de acoplamento, uma vez que esse tipo de formalismo nos permite extrair explicitamente (e analiticamente) probabilidades de ocorrência de certos fenômenos dissipativos em sistemas quânticos. Assim, quantidades como a probabilidade de um fóton contido em uma cavidade óptica vazar ou interagir com o ponto quântico duplo foram calculadas para diferentes cenários, o que nos permitiu analisar sob quais condições podemos esperar certa predominância de interação no modelo. Além disso, a comparação entre os diferentes cenários nos permitiu inferir uma hierarquia entre as probabilidades de ocorrência dos possíveis eventos, o que caracteriza por completo o cenário em questão. Tais resultados podem ser vistos como um próximo passo natural daqueles obtidos anteriormente na literatura, via estatística de contagem total.
Title in English
Waiting time statistics for an optical cavity coupled with a double quantum dot
Keywords in English
Double quantum dot
Open quantum systems
Optical cavity
Waiting time distribution
Waiting time statistics
Abstract in English
The formalism of open quantum systems has gained increasing popularity in the analysis of physical problems, as it allows us to construct more realistic models by incorporating an external environment that influences the dynamics of the system of interest. Among the myriad of possibilities, two models that have been particularly prominent in recent years are the double quantum dot and the optical cavity. The former is regarded as a fermionic system, permitting the entry and exit of electrons, while the latter exhibits a bosonic nature, enabling the injection and ejection of photons. The coupling of these two entities gives rise to a composite system with diverse empirical applications, particularly in the detection of isolated photons. In light of this, our work aims to introduce the approach of waiting time statistics to study this type of coupling. This formalism allows us to extract explicit (and analytical) probabilities of certain dissipative phenomena in quantum systems. Consequently, we have calculated quantities such as the probability of a photon contained in an optical cavity leaking or interacting with the double quantum dot under different scenarios. This analysis enables us to identify conditions that promote a certain predominance of interaction in the model. Furthermore, by comparing various scenarios, we infer a hierarchy of occurrence probabilities for the different events, thus fully characterizing the scenario under investigation. These results represent a natural progression from the findings previously reported in the literature, which relied on full countig statistics.
 
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Publishing Date
2023-10-09
 
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