Transferência e controle de energia em sistemas quânticos abertos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Medina, Ivan
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFABC
Texto Completo: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=123684
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Fernando Luis da Silva Semião
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Começamos introduzindo as ferramentas básicas para a compreensão dos nossos modelos, que são a descrição de sistemas quâticos abertos via canais quânticos e equações mestras de Lindblad e maneiras de se caracterizar não-classicalidade em tais sistemas. Em seguida, no primeiro modelo que propomos, tratamos do controle de populações de sistema de dois néveis na presença de um ambiente que causa dephasing e dissipação térmica, via acoplamento com um pulso eletromagnético. Para obter da forma analética do pulso, usamos uma abordagem especéfica chamada de engenharia-reversa, que é caracterizada pela imposição de vínculos na dinâmica do sistema. Mostramos então como o ambiente afeta o controle do sistema e quais os limites para tal controle em função dos parâmetros que caracterizam o ambiente. Além disso, mostramos que a coerência do sistema desempenha um papel importante na determina ção destes limites. Para ilustrar nossos resultados, usamos como exemplo o problema de migração de cargas em uma mol 'ecula específica. Os resultados referentes a este trabalho foram publicados em [2]. No segundo modelo, propomos uma maneira de investigar como não-classicalidade se manifesta e qual papel ela desempenha em um problema de transporte de energia. Esse modelo consiste em uma cadeia de sistemas de dois níveis acoplados, onde estudamos como uma única excita ção se propaga pela cadeia. Definimos um cenário quântico e um cenário clássico usando modelos de acoplamentos coerentes e incoerentes, respectivamente, entre os sistemas de dois níveis. Com a comparação desses dois cenários somos capazes de caracterizar o papel da coerência e da invasividade quântica na eficiência do transporte de energia. Os resultados referentes a este segundo trabalho encontram-se publicados em [3]. Terminamos esta tese apresentando as conclusões gerais das nossas contribuições e discutindo alguns possíveis desdobramentos dos nossos resultados.This thesis fits into a context with multidisciplinary relevance, where models using two-level systems are proposed in the scope of energy control and transport in open quantum systems. Furthermore, we show that non-classical aspects, such as quantum coherence and invasiveness, are fundamental in the treatment of these models. We start by introducing the basic tools for understanding our models, which are the description of open quantum systems via quantum channels and Lindblad master equations and ways to characterize non-classicality in such systems. Then, in the first model we consider the problem of population control via electromagnetic pulses of a two-level system interacting with an environment, which causes dephasing and thermal dissipation. To obtain the analytic form of the pulse we use a specific approach called reverse-engineering. This approach is characterized by imposing constraints on system dynamics. We show how the environment affects the control of the system and what are the limits for such control depending on the parameters that characterize the environment. Furthermore, we show that the system coherence plays an important role in determining these limits. To illustrate our results, we use the problem of charge migration in a specific molecule as an example. The results referring to this work were published in [2]. In the second model, we propose a way to investigate how non-classicality manifests itself and what role it plays in an energy transport problem. This model consists of a chain of coupled two-level systems, where we study how a single excitation propagates through the chain. We define a quantum scenario and a classical scenario using coherent and incoherent couplings between the two-level systems, respectively. By comparing these two scenarios we are able to characterize the role of quantum coherence and invasiveness in energy transport efficiency. The results for this second work are published in [3]. We end this thesis by presenting the general conclusions of our contributions and discussing some possible consequences of our results.Semião, Fernando Luis da SilvaCastro, Antonio Sérgio Magalhães deTeixeira, Breno Marques GonçalvesPaula, Fagner Muruci deNicacio, Fernando Antonio NazarethMedina, Ivan2021info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf120 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=123684http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=123684&midiaext=80574http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=123684&midiaext=80575Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=123684porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2023-01-12T13:24:29Zoai:BDTD:123684Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2023-01-12T13:24:29Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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