Dissertation/Thesis Tesis de la Universidad de Zaragoza Sánchez Burillo, Eduardo Zueco Láinez, David Martín Moreno, Luis One-dimensional few-photon scattering: numerical and analytical techniques 2254-7606 2018-005 En esta tesis hemos estudiado scattering de pocos fotones en electrodinámica cuántica en guías de onda, donde los fotones se propagan a través de un medio unidimensional interaccionando con algunos scatterers, tales como átomos de dos niveles. Hemos aplicado por primera vez la técnica numérica estados producto de matriz (MPS, por sus siglas en inglés) a este campo. Hemos utilizado métodos analíticos ya conocidos, tales como el formalismo input-output. Hemos caracterizado el espectro de estos modelos, tanto en la aproximación de onda rotatoria (RWA, por sus siglas en inglés) como en el régimen de acoplo ultrafuerte. Estos espectros contienen estados ligados, en los cuales algunas excitaciones fotónicas están confinadas en torno a los scatterers. Hemos estudiado el efecto de estos estados en el decaimiento espontáneo de un átomo de dos niveles en la RWA. Hemos determinado algunas propiedades analíticas de la matriz de scattering. El principio de descomposición de cluster, el cual se da en teoría cuántica de campos al ser esta una teoría relativista, también se da en nuestro caso, pese a estar tratando con modelos no relativistas. Hemos generalizado el principio de cluster a scatterers con memoria, encontrando la estructura de la matriz de scattering compatible con esta generalización. Hemos estudiado scattering en sistemas en los que las ecuaciones de Heisenberg son lineales en los operadores. La matriz de scattering en estos sistemas no induce correlaciones y que ni creación ni aniquilación de partículas están permitidas. Confirmamos estos resultados con varias simulaciones usando MPS. Hemos encontrado una supresión de los efectos no lineales del scattering cuando los scatterers tienden a ser lineales. Hemos estudiado varios problemas de scattering de pocos fotones utilizando los métodos introducidos en la tesis. Hemos caracterizado por completo el scattering de un fotón a través de un átomo de dos niveles en el régimen de acoplo ultrafuerte, donde hemos encontrado que scattering inelástico determinista es posible. Hemos hallado generación de dos fotones también determinista en el scattering de un fotón a través de un átomo cíclico de tres niveles. El scattering de uno y dos fotones a través de un átomo V generalizado ha sido tratado, donde podemos tener transmisión perfecta en ambos casos. La posibilidad de implementar una puerta cuántica de fase de dos qubits se ha considerado usando scattering de dos fotones con paquetes de onda no monocromáticas a través de varios scatterers puntuales; desafortunadamente, pese a que el proceso es posible, la eficiencia es demasiado baja. Finalmente, hemos estudiado los efectos de la distancia entre qubits en el scattering de dos fotones. eng Óptica no lineal; Interacción de ondas electromagnéticas con la materia; Universidad de Zaragoza, Prensas de la Universidad Zaragoza 2017 2017

http://zaguan.unizar.es/record/64352/files/TESIS-2018-005.pdf;

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