Memória quântica e eletrodinâmica de cavidades em pontos quânticos acoplados por tunelamento

Resumo

O presente projeto concentra-se no estudo teórico de um sistema formado por dois pontos quânticos semicondutores acoplados por tunelamento dentro de uma cavidade óptica de alta qualidade. Tal sistema é um promissor candidato para aplicações em memórias quânticas baseadas no efeito de luz lenta. Pontos quânticos duplos também conhecidos como moléculas quânticas (do inglês, Quantum dot molecule), apresentam uma grande flexibilidade e capacidade experimental em alterar seu espectro de energia juntamente com sua forma estrutural por meio de campos elétricos externos. Assim, o controle óptico coerente de portadores de carga nessas nanoestruturas permite a investigação de diversos processos de interferência quântica, tais como transparência induzida por tunelamento. Neste caso, o tunelamento entre os pontos faz o papel do laser de controle no fenômeno de transparência eletromagneticamente induzida, e pode ser apropriadamente controlado através de uma voltagem aplicada na direção de crescimento da nanoestrutura. Simultaneamente, consideraremos os pontos quânticos isolados dentro de uma cavidade ressonante, considerando os regimes de acoplamento intermediário e forte. Com o intuito de utilizar este sistema para aplicações em memórias quânticas, é importante considerarmos a interação dos portadores confinados nos pontos com um ensemble localizado de N spins nucleares via interação hiperfina, que por sua vez, é uma das principais fontes de decoerência neste tipo de sistema. Devido ao longo tempo de vida de spins nucleares (na ordem de 1-5 ms), temos particular interesse no seu potencial em memórias quânticas, onde a interação destes com a luz é mediada por sua interação hiperfina com elétrons e buracos confinados nos pontos quânticos.