Ελεγχόμενη δημιουργία κατάστασης διεξιτονίου σε συζευγμένο σύστημα ημιαγώγιμης κβαντικής τελείας - μεταλλικού νανοσωματιδίου
Από τα πρώτα χρόνια της Κβαντικής Φυσικής, ένα από τα βασικά προβλήματα που εμφανίστηκαν ήταν αυτό της μεταφοράς πληθυσμού σε ένα σύστημα $n$ διακριτών καταστάσεων, δηλαδή, της μετάβασης από μία αρχική κατάσταση $\ket{i}$ σε μία τελική $\ket{f}.$ Τα τελευταία χρόνια, το ενδιαφέρον για την μελέτη του...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2017
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/10648 |
| id |
nemertes-10889-10648 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Ημιαγώγιμες κβαντικές τελείες Μεταλλικά νανοσωματίδια Δημιουργία κατάστασης διεξιτονίου Αδιαβατική ταχεία μετάβαση Κβαντική οπτική Semiconductor quantum dots Metal nanoparticles Biexciton preparation Adiabatic rapid passage Quantum optics 621.381 52 |
| spellingShingle |
Ημιαγώγιμες κβαντικές τελείες Μεταλλικά νανοσωματίδια Δημιουργία κατάστασης διεξιτονίου Αδιαβατική ταχεία μετάβαση Κβαντική οπτική Semiconductor quantum dots Metal nanoparticles Biexciton preparation Adiabatic rapid passage Quantum optics 621.381 52 Κατσούλης, Γεώργιος Πέτρος Ελεγχόμενη δημιουργία κατάστασης διεξιτονίου σε συζευγμένο σύστημα ημιαγώγιμης κβαντικής τελείας - μεταλλικού νανοσωματιδίου |
| description |
Από τα πρώτα χρόνια της Κβαντικής Φυσικής, ένα από τα βασικά προβλήματα που εμφανίστηκαν ήταν αυτό της μεταφοράς πληθυσμού σε ένα σύστημα $n$ διακριτών καταστάσεων, δηλαδή, της μετάβασης από μία αρχική κατάσταση $\ket{i}$ σε μία τελική $\ket{f}.$ Τα τελευταία χρόνια, το ενδιαφέρον για την μελέτη του προβλήματος αυτού έχει αναζωπυρωθεί, λόγω της δυνατότητας κατασκευής νανοδομών που προσομοιώνουν την ατομική συμπεριφορά ως προς την ενεργειακή δομή. Οι νανοδομές αυτές, βρίσκουν εφαρμογή στον ραγδαία αναπτυσσόμενο τομέα της Κβαντικής Πληροφορίας και εν γένει της Κβαντικής Τεχνολογίας, καθώς μπορούν να λειτουργήσουν ως πηγές σύμπλεκτων ζευγών φωτονίων ή ως κβαντικές πύλες, οι οποίες είναι καθοριστικές για την υλοποίηση κβαντικών υπολογιστών. Απαραίτητη προϋπόθεση, ωστόσο, αποτελεί η ελεγχόμενη μεταφορά πληθυσμού σε μία συγκεκριμένη κατάσταση στις δομές αυτές.
\par Στην παρούσα ερευνητική εργασία, μελετάται η δυνατότητα μετάβασης πληθυσμού σε μία υβριδική νανοδομή αποτελούμενη από μία ημιαγώγιμη κβαντική τελεία και ένα μεταλλικό νανοσωματίδιο. Το σύστημα αλληλεπιδρά με ένα παλμό λέιζερ, ο οποίος επάγει την μετάβαση από την βασική κατάσταση στην κατάσταση διεξιτονίου. Το νανοσωματίδιο, μοντελοποιημένο ως κλασικό σωμάτιο, επιδρά στην κβαντική τελεία τροποποιώντας το πεδίο που αυτή αντιλαμβάνεται. Με αυτή τη θεώρηση, εξήχθησαν οι εξισώσεις δυναμικής του συστήματος και μετά από την αναλυτική και αριθμητική επίλυση τους, προσδιορίσθηκαν οι προϋποθέσεις κάτω από τις οποίες είναι δυνατή η επίτευξη της επιθυμητής μετάβασης, τόσο για παλμούς λέιζερ σταθερής όσο και μεταβλητής συχνότητας. Τονίζουμε ότι τα αποτελέσματα της δεύτερης μεθόδου είναι πρωτότυπα και παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον, καθώς απαντώνται για πρώτη φορά στην βιβλιογραφία. |
| author2 |
Τερζής, Ανδρέας |
| author_facet |
Τερζής, Ανδρέας Κατσούλης, Γεώργιος Πέτρος |
| format |
Thesis |
| author |
Κατσούλης, Γεώργιος Πέτρος |
| author_sort |
Κατσούλης, Γεώργιος Πέτρος |
| title |
Ελεγχόμενη δημιουργία κατάστασης διεξιτονίου σε συζευγμένο σύστημα ημιαγώγιμης κβαντικής τελείας - μεταλλικού νανοσωματιδίου |
| title_short |
Ελεγχόμενη δημιουργία κατάστασης διεξιτονίου σε συζευγμένο σύστημα ημιαγώγιμης κβαντικής τελείας - μεταλλικού νανοσωματιδίου |
| title_full |
Ελεγχόμενη δημιουργία κατάστασης διεξιτονίου σε συζευγμένο σύστημα ημιαγώγιμης κβαντικής τελείας - μεταλλικού νανοσωματιδίου |
| title_fullStr |
Ελεγχόμενη δημιουργία κατάστασης διεξιτονίου σε συζευγμένο σύστημα ημιαγώγιμης κβαντικής τελείας - μεταλλικού νανοσωματιδίου |
| title_full_unstemmed |
Ελεγχόμενη δημιουργία κατάστασης διεξιτονίου σε συζευγμένο σύστημα ημιαγώγιμης κβαντικής τελείας - μεταλλικού νανοσωματιδίου |
| title_sort |
ελεγχόμενη δημιουργία κατάστασης διεξιτονίου σε συζευγμένο σύστημα ημιαγώγιμης κβαντικής τελείας - μεταλλικού νανοσωματιδίου |
| publishDate |
2017 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/10648 |
| work_keys_str_mv |
AT katsoulēsgeōrgiospetros elenchomenēdēmiourgiakatastasēsdiexitoniousesyzeugmenosystēmaēmiagōgimēskbantikēsteleiasmetallikounanosōmatidiou AT katsoulēsgeōrgiospetros biexcitonpreparationinacoupledsemiconductorquantumdotmetalnanoparticlesystem |
| _version_ |
1771297323988549632 |
| spelling |
nemertes-10889-106482022-09-05T20:49:24Z Ελεγχόμενη δημιουργία κατάστασης διεξιτονίου σε συζευγμένο σύστημα ημιαγώγιμης κβαντικής τελείας - μεταλλικού νανοσωματιδίου Biexciton preparation in a coupled semiconductor quantum dot - metal nanoparticle system Κατσούλης, Γεώργιος Πέτρος Τερζής, Ανδρέας Πασπαλάκης, Εμμανουήλ Αναστόπουλος, Χάρης Πασπαλάκης, Εμμανουήλ Τερζής, Ανδρέας Katsoulis, Georgios Petros Ημιαγώγιμες κβαντικές τελείες Μεταλλικά νανοσωματίδια Δημιουργία κατάστασης διεξιτονίου Αδιαβατική ταχεία μετάβαση Κβαντική οπτική Semiconductor quantum dots Metal nanoparticles Biexciton preparation Adiabatic rapid passage Quantum optics 621.381 52 Από τα πρώτα χρόνια της Κβαντικής Φυσικής, ένα από τα βασικά προβλήματα που εμφανίστηκαν ήταν αυτό της μεταφοράς πληθυσμού σε ένα σύστημα $n$ διακριτών καταστάσεων, δηλαδή, της μετάβασης από μία αρχική κατάσταση $\ket{i}$ σε μία τελική $\ket{f}.$ Τα τελευταία χρόνια, το ενδιαφέρον για την μελέτη του προβλήματος αυτού έχει αναζωπυρωθεί, λόγω της δυνατότητας κατασκευής νανοδομών που προσομοιώνουν την ατομική συμπεριφορά ως προς την ενεργειακή δομή. Οι νανοδομές αυτές, βρίσκουν εφαρμογή στον ραγδαία αναπτυσσόμενο τομέα της Κβαντικής Πληροφορίας και εν γένει της Κβαντικής Τεχνολογίας, καθώς μπορούν να λειτουργήσουν ως πηγές σύμπλεκτων ζευγών φωτονίων ή ως κβαντικές πύλες, οι οποίες είναι καθοριστικές για την υλοποίηση κβαντικών υπολογιστών. Απαραίτητη προϋπόθεση, ωστόσο, αποτελεί η ελεγχόμενη μεταφορά πληθυσμού σε μία συγκεκριμένη κατάσταση στις δομές αυτές. \par Στην παρούσα ερευνητική εργασία, μελετάται η δυνατότητα μετάβασης πληθυσμού σε μία υβριδική νανοδομή αποτελούμενη από μία ημιαγώγιμη κβαντική τελεία και ένα μεταλλικό νανοσωματίδιο. Το σύστημα αλληλεπιδρά με ένα παλμό λέιζερ, ο οποίος επάγει την μετάβαση από την βασική κατάσταση στην κατάσταση διεξιτονίου. Το νανοσωματίδιο, μοντελοποιημένο ως κλασικό σωμάτιο, επιδρά στην κβαντική τελεία τροποποιώντας το πεδίο που αυτή αντιλαμβάνεται. Με αυτή τη θεώρηση, εξήχθησαν οι εξισώσεις δυναμικής του συστήματος και μετά από την αναλυτική και αριθμητική επίλυση τους, προσδιορίσθηκαν οι προϋποθέσεις κάτω από τις οποίες είναι δυνατή η επίτευξη της επιθυμητής μετάβασης, τόσο για παλμούς λέιζερ σταθερής όσο και μεταβλητής συχνότητας. Τονίζουμε ότι τα αποτελέσματα της δεύτερης μεθόδου είναι πρωτότυπα και παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον, καθώς απαντώνται για πρώτη φορά στην βιβλιογραφία. From the early days of Quantum Physics, one basic problem arose. The problem of population transfer in an n-level quantum system, i.e., the transition from an initial state $\ket{i}$ to a final one $\ket{f}.$ In recent years, there has been a renewed interest in this problem as a result of the capability to construct nanostructures that behave like atoms. Those nanostructures can be used in the rapidly developing area of Quantum Information and Computation and, in general, of Quantum Technology, as they can serve as successful candidates for the creation of entangled photons and quantum gates. The existence of the latter is detrimental for the implementation of quantum computers. But, a necessary precondition for the use of those structures, is the coherent preparation of their states. \par The latter is the purpose of this work. In particular, we study theoretically, the potential for controlled population transfer in a hybrid nanostructure comprised of a semiconductor quantum dot and a metallic nanoparticle. The system interacts with a laser pulse which induces the desired population transfer from the ground to the biexciton state. The nanoparticle is treated as a classical particle and its effect is the enhancement of the electric field in the area of the quantum dot. In this thesis, we derive the density matrix equations that describe the dynamics of the system. We solve them numerically and\textemdash whenever possible\textemdash analytically and derive the necessary conditions for the desired population transfer, for pulses with constant or time-dependent frequency (chirped pulses). We note that the results of the latter method are original and are ready for publication. 2017-08-25T06:56:43Z 2017-08-25T06:56:43Z 2017-06-20 Thesis http://hdl.handle.net/10889/10648 gr 0 application/pdf |
