Examinando por Materia "Física cuántica"
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Publicación Acceso abierto Control of quantum correlations in hybrid qubit systems(Universidad del Valle, 2016) Susa Quintero, Cristian Edwin; Reina, John HenryEl estudio principal de esta Tesis concierne a la investigación de la información cuántica como un recurso físico (ej., correlaciones cuánticas y entrelazamiento) en sistemas cuánticos abiertos. Consideramos un registrador de bits cuánticos (qubits) interactuando con su entorno y evaluamos la dinámica de las correlaciones cuánticas y del entrelazamiento entre los qubits bajo diferentes escenarios físicos. Adicionalmente, en el contexto de sistemas multipartitos, extendemos nuestros conocimientos de correlaciones cuánticas e introducimos un protocolo para cuantificar complejidad cuántica. Aquí, tratamos la complejidad en términos de la estructura de un sistema multipartito, es decir, qué tan diferente es la información brindada por el estado del sistema total con respecto a la información extraída del estado de los distintos componentes o subsistemas.Publicación Acceso abierto El CTPC del profesor de ciencias naturales en formación inicial y su desarrollo acerca de la naturaleza cuántica de la luz mediante la modelización en la enseñanza de las ciencias(Universidad del Valle, 2023) Cuéllar García, Andrés; URIBE GARTNER, CARLOS JULIO; Zuluaga trujillo, Carlos HumbertoLa presente investigación Doctoral se enfoca en la formación de profesores de ciencias naturales para la enseñanza de la física cuántica en la educación media, siendo el objetivo principal, el diseño, desarrollo y evaluación de un proceso de formación de docentes para la enseñanza y el aprendizaje de la naturaleza cuántica de la luz en la secundaria, a través de la modelización como estrategia didáctica y el uso de las TIC como herramientas cognitivas desde la perspectiva del CTPC. Aplicándose con estudiantes de la Licenciatura en ciencias naturales de la Universidad ICESI, quienes elaboraron una unidad didáctica enfocada en la enseñanza de la naturaleza cuántica de la luz siendo implementada con estudiantes de grado once en una institución educativa oficial de la ciudad de Santiago de Cali. En el marco teórico se analizaron conceptos orientadores como es el marco conceptual y metodológico del CTPC, los modelos científicos, mentales y en la enseñanza de las ciencias, la modelización como estrategia didáctica, las TIC como herramientas cognitivas y los modelos de la naturaleza cuántica de la luz. Asimismo, se presenta la metodología de investigación a través del estudio de caso como proceso de investigación – acción, mostrando la importancia de generar espacios educativos enfocados en los descubrimientos, avances y aplicaciones de la física cuántica, orientados a la visualización de nuevas esferas del conocimiento a la vanguardia con el desarrollo social, cultural, histórico y tecnológico, permitiendo la formación de una sociedad crítica, más conocedora de su entorno.Publicación Acceso abierto Estudio del entrelazamiento cuántico y dinámica efectiva para redes ópticas(Universidad del Valle, 2019) Rengifo Castañeda, Mauricio; Madroñero Pabón, Javier; Parra Murillo, Carlos AlbertoLos recientes estudios en el área de la materia condensada en donde átomos ultrafríos son atrapados en redes ópticas arrojan estudios relevantes en la simulación de procesos complejos gracias a que estos sistemas por su versatilidad permiten reajustarse a las características de sistemas más complicados logrando extraer información importante en una simulación de procesos. Existe una amplia gama de sistemas complejos que han revelado información útil por medio de estas simulaciones como por ejemplo los modelos de magnetismo cuántico, de donde surge el interés para la realización de este trabajo. Motivado por hallazgos realizados en sistemas que asemejan cadenas de espines el interés de este trabajo es encontrar un modelo que permita la descripción dinámica de un sistema de espines sujetos a una fuerza externa, para ello usamos el modelo de Bose-Hubbard que incluye las dos primeras bandas de Bloch de una red óptica unidimensional experimentando un campo externo del tipo Stark. Este ´ultimo trae consigo fenómenos importantes dentro del sistema óptico como lo son el transporte longitudinal y efecto Landau Zenner que corresponde a un acople entre bandas vía tunelamiento resonante.Publicación Acceso abierto Quanthum coherence and correlations in photonic qubits and photoactive hybrid organometallic perovskite systems [recurso electrónico](2019-06-19) Melo Luna, Carlos AndrésLas últimas dos décadas han sido testigos de tremendos avances y desarrollos en la ciencia y tecnología de la información cuántica, debido principalmente al uso de recursos físico-cuánticos, tales como la coherencia y el entrelazamiento. La formalización del concepto de computación cuántica universal por D. Deutsch en 1985 ha madurado hacia iniciativas comerciales que apuntan a acelerar la implementación física de una computadora cuántica práctica. Hasta ahora, dicha tecnología cuántica se ha impulsado como procesadores de información que se basan principalmente en bits cuánticos (qubits) superconductores. Otros desarrollos hacen uso de los estados cuánticos de los fotones en conjunción con otros registradores cuánticos basados en electrones, átomos, moléculas, sistemas artificiales, entre otros. Aunque, para cualquier caso, las tecnologías de qubit múltiples aún están bajo intensa investigación y desarrollos en los que la temperatura y el tamaño del registrador cuántico son cuestiones esenciales. Sin embargo, toda posible implementación física de dispositivos de procesamiento de información cuántica tiene en común las propiedades fundamentales de los sistemas cuánticos: interferencia, coherencia y entrelazamiento. En esta tesis, tratamos el estudio de la coherencia cuántica y el entrelazamiento en qubits (codificados en base a la polarización) y los materiales cuánticos (que operan a temperatura ambiente) para analizar el papel de las correlaciones cuánticas y la decoherencia para fines de procesamiento de información. La investigación actual se divide en dos partes principales: la primera comienza con el análisis de la influencia de un medio birrefringente sobre el entrelazamiento de un estado de qubit fotónico. Empleamos una fibra que mantiene la polarización (PMF) como un entorno de decoherencia para probar el modelo teórico en el que la simetría del acoplamiento entre el entorno y el qubit define la muerte y reactivación de las correlaciones de información. Este hallazgo establece una herramienta para mantener el entrelazamiento independiente de la longitud de la fibra empleando las propiedades de simetría del sistema físico. Como complemento, para demostrar que el entrelazamiento no es el único factor crucial en los esquemas de información, empleamos el juego del dilema del prisionero (en un espacio de estrategia de dos parámetros y extendido hasta tres) para demostrar que las ventajas cuánticas en este protocolo son debido a la superposición cuántica en lugar del entrelazamiento del sistema físico. Aquí también presentamos una configuración experimental con fotones para verificar nuestros hallazgos con qubits fotónicos. La segunda parte de la tesis examina un nuevo nanomaterial que podría servir de puente para la interacción de fotones y electrones hacia una representación física de qubits fotónicos condicionados mediante registros externos (como electrones o iones). La primera etapa en esta dirección considera la implementación de emisores de fotones individuales. Sin embargo, antes de esto es necesario reconocer las capacidades fotofísicas de las Perovskites como estructura seleccionada. Como complemento, la novedad de esta nanoestructura nos permite dar respuestas a algunas preguntas abiertas en esta dirección de caracterización en el marco de esta investigación. Las perovskitas de MA-haluro (metilamonio-haluro) están estructuralmente formadas por pequeños dominios que van desde tamaños de nano a micrómetros y que presentan una fuerte intermitencia de fotoluminiscencia (Blinking). Atribuimos esta respuesta a la recombinación noradiativa de Auger de electrones adicionales fotogenerados en un proceso de relleno de trampas ocasionadas por defectos o móvimiento de iones. Esto lo verificamos mediante la aplicación de una capa absorbente (quencher) de cargas de PCBM (fenil-éster metílico del ácido butírico C61), lo que resultó en una disminución considerable del parpadeo. También proporcionamos una técnica novedosa para la observación en tiempo real del efecto del movimiento de iones sobre este material. Adicionalmente, este comportamiento indica condiciones adecuadas para la existencia de pocos emisores que son útiles en protocolos cuánticos y se convierten en una motivación para analizar y explicar este fenómeno. Luego, preparamos dos composiciones químicas de perovskitas inorgánicas con un alto orden estructural para explorar las condiciones necesarias para producir un emisor cuántico con este material. Visualizamos las muestras a través de microscopía electrónica, y ambos sistemas se caracterizaron espectralmente para disminuir las diluciones hasta observar la intermitencia de la emisión. Se verificó el comportamiento no clásico de la emisión empleando un interferómetro Hanbury-Brown y Twiss mediante la medición del grado de función de correlación de coherencia de segundo orden. Finalmente, pero no menos importante, la información adicional presenta los laboratorios implementados durante esta investigación doctoral y el prototipo de un dispositivo de conteo de señales para analizar las coincidencias temporales en eventos fotónicos correlacionados.Publicación Acceso abierto Study of doublon dynamics in optical lattices : spin chains and perspectives on quantum control(Universidad del Valle, 2015) Muñoz, Manuel Humberto; Madroñero Pabón, Javier; Parra Murillo, Carlos AlbertoMotivados por los recientes experimentos en simulación cuántica y los avances en control coherente, ambos haciendo uso de gases cuánticos ultrafríos en redes ópticas, hemos estudiado temáticas particulares dentro de cada una de estas dos grandes áreas de la física cuántica moderna. Hemos dedicado la primer parte de esta tesis al estudio de modelos de magnetismo cuántico en una dimensión, especialmente la cadena XXZ, esto usando un modelo de Bose Hubbard en la aproximación de una sola banda energética para bosones ultrafríos en una red óptica unidimensional. Establecimos una conexión entre el sistema atómico y el sistema magnético gracias a la propagación de una excitación, denominada dipolo (par ocupación doblón-hueco) del sistema atómico en el contexto de una red inclinada. En un segundo capítulo hemos explorado, con un modelo de Bose-Hubbard en la aproximación de dos bandas energéticas, la dinámica entre bandas que se puede establecer mediante la inclusión de un término que acople ´estas a partir de ocupaciones dobles de los sitios de red en la banda inferior.