Transporte cuántico e interferencia en sistemas mesoscópicos

• Autores: Rizzo, Bruno
• Año de publicación: 2015
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Arrachea, Liliana del Carmen
• Materia: TRANSPORTE CUANTICO; FENOMENOS DE RUIDO; ENTRELAZAMIENTO; INTERFERENCIA CUANTICA; QUANTUM TRANSPORT; SHOT-NOISE; ENTANGLEMENT; QUANTUM INTERFERENCE
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Caracterizar y manipular los estados cuánticos es una tarea esencial parael avance de la tecnología relacionada con el desarrollo de la electrónica depequeña escala y la computación cuántica. La generación y manipulación deestados, son la base para realizar cualquier procesamiento cuántico de la información. El objetivo general de esta tesis es el de investigar sistemas eléctricamentecontrolables, de interés para aplicaciones de espintrónica y computación cuántica. Con este fin, presentamos un estudio sobre las propiedadesdel transporte en una serie de sistemas mesoscópicos. Para ello, utilizamosel formalismo de funciones de Green fuera del equilibrio (también conocidocomo de Kadanoff-Baym-Schwinger-Keldysh). En una primera parte, estudiamosun anillo de Aharonov-Bohm unidimensional, como mediador de entrelazamientode dos partículas entre reservorios de electrones libres. Allí vemoscomo las correlaciones de corriente entre los distintos reservorios sirven, en determinadascircunstancias, para estimar el grado de entrelazamiento orbital. En la segunda parte de esta tesis, presentamos un modelo de un aislador topológico bidimensional donde los estados de borde son helicoidales y están protegidos por la simetría de reversión temporal. Estudiamos el comportamiento de la corriente en presencia de contactos puntuales que favorezcanel paso de partículas entre distintos canales y vemos como el ruido de frecuenciacero permite estimar la presencia o ausencia de procesos de salto entre canales con distinto espín. Mostramos que, a partir de dos contactos puntuales, es posible construir un interferómetro con estados de borde. Por último, analizamos la posibilidad de generar procesos efectivos de salto entre los distintos estados de borde a partir del acoplamiento con un 'anti-punto' cuántico.
To characterize and manipulate quantum states is essential for technological developments related to small-scale electronics and quantum computing. The generation and manipulation of states are the basis for any quantum information processing. The main objective of this thesis is to investigateelectrically controllable systems of interest for applications in spintronics andquantum computing. To this end, we present a study of the transport propertiesof a series of mesoscopic systems. We use the formalism of Green's functionsout of equilibrium (also known as Kadanoff-Baym-Schwinger-Keldyshtechniques). In the first part, we study a one-dimensional ring that mediatesthe two-particle entanglement in free electrons reservoirs. Here we see thatthe current correlations between different reservoirs serve, in certain circumstances, to estimate the degree of orbital entanglement. In the second partof this thesis, we present a model of a two-dimensional topological insulator where helical edge states are protected by time reversal symmetry. We studythe behavior of the current in the presence of point contacts that favor thehopping of particles between different channels and use the zero-frequencynoise to estimate the presence or absence of spin-ip hopping in real setups. We show that, for two quantum point contacts, it is possible to construct an interferometer with edge states. Finally, we discuss the possibility of creatingeffective spin-flip processes between different edge states from the coupling with a quantum anti-dot.
Fil: Rizzo, Bruno. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.