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Amortiguamiento y perfil de absorcion dipolar electrica en un sistema cuantico de muchas frecuencias (teoria no-marcoviana)

José Diego Bretón Peña

Published Jan 1, 1982• 0 citations
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Abstract

SE ESTUDIAN DENTRO Y FUERA DEL LIMITE MARCOVIANO LOS ASPECTOS FORMALES DE LA RELAJACION TTOC (TEMPORAL TOTAL OSDERING CUMULANT) Y DE LA RELAJACION PTOC (PASTIAL TEMPORAL OSTERING CUMULANT) DE UN SISTEMA CUANTICO DE POCOS GRADOS DE LIBERTAD EN INTERACCION DEBIL CON UN BANO TERMICO. CON OBJETO DE ELLO SE DETERMINAN LAS EXPRESIONES QUE CONECTAN LOS ELEMENTOS DE MATRIZ DE LOS SUPEROPERADORES TTOC Y PTOC CON LAS FUNCIONES DE CORRELACION DEL BANO. SE PRESTA ESPECIAL ATENCION A LOS CASOS DE SISTEMAS CUANTICOS DE DOS NIVELES Y SISTEMAS CUANTICOS CON NIVELES DE ENERGIA DESIGUALMENTE ESPACIADOS CUYO ESTUDIO FACILITA LA COMPRENSION DE SITUACIONES MAS COMPLEJAS. TAMBIEN SE DEDUCEN LAS EXPRESIONES TTOC Y PTOC CORRESPONDIENTES A LOS PERFILES DE LINEA DE ABSORCION DIPOLAR ELECTRICA DE UN SISTEMA CUANTICO DE POCOS GRADOS DE LIBERTAD Y SE APLICA ESTE FORMALISMO A LA OBTENCION MEDIANTE UN MODELO LINEAL DEL PERFIL DE ABSORCION EN EL INFRARROJO LEJANO DE UNA MOLECULA DIATOMICA ATRAPADA EN UNA MATRIZ SOLIDA INERTE.

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Efectos memoria en la relajacion de sistemas cuanticos

Julie White

Se realiza un estudio sobre la aparicion de efectos memoria en la relajacion de diversos sistemas cuanticos acoplados estocasticamente a banos termicos que han sido tratados de una forma cuatnica. Este hecho permite estudiar los efectos de las diversas escalas de tiempo que aparecen en el problema. La escala de tiempos que domina en el arelajacion de los sistemas cuanticos viene marcada por la intensidad de la interaccion sistema bano. Las otras dos escalas de tiempo fundamentales que aparecen vienen dadas por la temperatura del bano y el tiempo de correlacion de sus variables dinamicas. La interferencia entre las distintas escalas da lugar a la aparicion de efectos memoria. Se ha estudiado la aparicion de efectos memoria en los siguientes sistemas cuanticos: a) un sistema cuantico de muchos niveles no degenerados. B) un oscilador armonico acoplado linealmente a un bano termico. C) un oscilador anarmonico acoplado linealmente a un bano termico. D) un oscilador de morse acoplado no linealmente a un bano termico. E) un rotor cuantico acoplado linealmente a un bano termico que modeliza la relajacion de moleculas dipolares en medios liquidos no polares.

•Jan 1, 1990•0 citations

Efectos de la difusión espectral en las propiedades ópticas no lineales de sistemas cuánticos de dos y tres estados en presencia de una señal de mezcla de cuatro ondas

Fernando Moncada

En el presente trabajo, las respuestas opticas no lineales de colorantes organicos inmersos en un reservorio termico son analizadas de forma teorica cuando interactuan con una senal de mezcla de cuatro ondas. Las modificaciones inducidas en la susceptibilidad no lineal a tercer orden son analizadas a partir de la ecuacion de Liouville empleando el formalismo de la matriz de densidad. La respuesta del sistema surge de la interaccion dipolar electrica de la molecula de colorante organico con los campos electromagneticos de bombeo y de prueba. Los colorantes organicos son modelados como sistemas cuanticos de dos y tres niveles. Una distribucion de frecuencias naturales con forma lorentziana es utilizada para describir el ensanchamiento inhomogeneo de los estados. Transiciones entre los estados de una misma banda son consideradas en los modelos presentados. Los efectos de la difusion espectral y naturaleza del tercer estado son estudiados con base en los modelos cuanticos planteados. Las respuestas opticas no lineales absortivas y dispersivas son comparadas para los modelos cuanticos considerados en presencia o ausencia de difusion espectral. Los resultados son evaluados mediante parametros caracteristicos de colorantes organicos como la malaquita verde y colorante de cianina para predecir sus respuestas opticas no lineales.

•Jan 1, 2018•0 citations

Estudio de transiciones de fase cuánticas en sistemas de dos niveles.

Pedro Pérez Fernández

El trabajo se estructura en 6 capitulos. El capitulo 1 posee fundamentalmente un caracter de introduccion teorica a las herramientas de campo medio que se usan en los diferentes modelos que se presentan, ademas de introducirse otros conceptos que apareceran a lo largo del trabajo. El capitulo 2 tambien constituye una introduccion teorica en la que se realiza un breve analisis del concepto de la decoherencia y sus implicaciones en la Mecanica Cuantica, poniendo especial enfasis en el problema de la medida y como la introduccion del ambiente permite una posible solucion a dicho problema. En este capitulo se presentara la matriz densidad como herramienta basica de trabajo para estudiar el factor de decoherencia.El capitulo 3 se puede dividir en dos bloques. Un primer bloque dedicado la modelo vibronico U(4) y un segundo bloque dedicado a su limite 2D, el modelo U(3). En ambos bloques se expondran las propiedades algebraicas de los dos modelos asi como las diferentes cadenas de simetria que se obtienen. Estos modelos presentan una QPT y usando el formalismo de estados intrinsecos se estudiara la transicion de fase entre la fase simetrica y la fase no simetrica. Sin embargo, se sabe que este metodo es correcto unicamente en el orden mas alto en el desarrollo en potencias de N, donde N es el numero de bosones. Nosotros nos basaremos en el metodo desarrollado en [15] para ir mas alla de este orden y calcular correcciones de tamano finito a varios observables espectroscopicos. Para ello, se introducira la transformacion de Holstein-Primako_ que proporcionara un hamiltoniano en serie de potencias de N donde unicamente se consideraran los terminos en orden mas alto: N, N1/2 y N0. Despues, mediante el uso de una transformacion de Bogoliubov se conseguira la diagonalizacion del hamiltoniano, con lo que se obtendran expresiones analiticas para el estudio del sistema tanto en la fase simetrica como en la no simetrica. Dichas expresiones analiticas se compararan posteriormente con los calculos numericos obtenidos de resolver el problema exactamente en una base adecuada. Ademas, se llevara a cabo un estudio de escalado del sistema por tamano finito que nos permitira extraer los exponentes criticos de los observables espectroscopicos analizados.El capitulo 4 esta dedicado a otro sistema de dos niveles, el modelo de Lipkin. Este modelo guarda una estrecha relacion con el modelo vibronico tal y como se vera en el capitulo 3. Dicha relacion quedara mas patente con la eleccion que se realizara del estado intrinseco para estudiar el diagrama de fases del modelo vibronico. De hecho podemos afirmar que un modelo vibronico con simetria axial se comporta como un modelo de Lipkin. Por este motivo, todo el estudio que se realice en campo medio para el modelo vibronico sera aplicable al modelo de Lipkin, ya que las expresiones que se obtendran son formalmente analogas. Asi pues, en este capitulo nos centraremos en la influencia que tiene una transicion de fase cuantica sobre el fenomeno de la decoherencia. Ahora bien, se sabe que el citado modelo presenta tanto una QPT como una ESQPT, y dependiendo del valor de los parametros concretos del sistema, la ESQPT puede ser de primer o segundo orden. De modo que el analisis se realizara para ambos tipos de transicion. Para tal proposito, se presenta un sistema constituido por un qubit interactuando con un bano bosonico que vendra descrito por el modelo de Lipkin. El estudio de la decoherencia se realizara tanto empleando las tecnicas mas alla de campo medio desarrolladas en el modelo vibronico, como usando la aproximacion de Tamm-Dancoff (TDA) [28] y TDA a segundo orden. Todos los resultados se compararan una vez mas con la solucion exacta del problema y se analizara la relacion entre la transicion de fase que experimenta dicho sistema con la decoherencia. Ademas se incluira un estudio de escalado por tamano finito del factor de decoherencia.En el capitulo 5 se estudiaran tres modelos que describen un campo bosonico de un unico modo interactuando con un subsistema algebraico basado o bien en el algebra SU(1; 1) o en el SU(2). El modelo SU(1; 1) es un modelo de juguete util para la descripcion de la formacion y disociacion de moleculas diatomicas y atomos independientes [16]. El hamiltoniano SU(2) representa al modelo de Dicke [27] o al modelo de Jaynes-Cummings (JC) [17] (tambien conocido como modelo de Tavis-Cummings [29]). Estos dos ultimos modelos poseen interes en Optica Cuantica y describen a un sistema de atomos susceptibles a ocupar dos niveles interactuando con un campo de radiacion. Mientras que el modelo SU(1; 1) y el modelo de Jaynes-Cummings son integrables, el modelo de Dicke no lo es. Todos ellos son sistemas de dos niveles que presentan tanto una QPT como una ESQPT. Asi pues, en primer lugar se analizaran las transiciones de fase con una aproximacion semiclasica, en particular las relacionadas con las transiciones de fase de estados excitados. Despues se introducira el concepto de quantum quench, analizandose la influencia que tiene una ESQPT sobre este. Por ultimo, relacionaremos la presencia de caos cuantico en el modelo no integrable de Dicke con los precursores de la ESQPT en el mismo.En el ultimo capitulo se presentara un resumen y las conclusiones de los principales resultados de este trabajo.

•Jun 7, 2013•0 citations

Entropía de información, polinomios ortogonales y sistemas multielectrónicos

Rafael José Yáñez García

EL OBJETO DE ESTA MEMORIA ES CONTRIBUIR AL CONOCIMIENTO DEL DESORDEN INTERNO DE LOS SISTEMAS FISICOS CONSTITUIDOS POR UN NUMERO FINITO DE PARTICULAS, MEDIANTE EL ESTUDIO DE DENSIDAD MONOPARTICULAR DEL SISTEMA, ESTE ESTUDIO SE LLEVA A CABO UTILIZANDO EL CONCEPTO DE ENTROPIA DE INFORMACION. SE EMPIEZA ABORTANDO LA DETERMINACION ANALITICA DE ESTA MAGNITUD EN LOS SISTEMAS MONOPARTICULARES, CONCRETAMENTE EN EL OSCILADOR ARMONICO Y EL ATOMO DE HIDROGENO, USANDO PARA ELLO UN NUEVO CONCEPTO MATEMATICO, EL DE ENTROPIA DE UN SISTEMA DE POLINOMIOS ORTOGONALES. SE CONTINUA ESTUDIANDO LA ENTROPIA EN SISTEMAS DE MUCHAS PARTICULAS. PARA ELLO SE UTILIZA LA TEORIA DE DESIGUALDADES, QUE PERMITE OBTENER RELACIONES ENTRE LA ENTROPIA Y DISTINTAS MAGNITUDES FUNDAMENTALES. TAMBIEN SE USA EL PRINCIPIO DE MAXIMA ENTROPIA PARA OBTENER ESTIMACIONES DE LAS DENSIDADES DE CARGA Y MOMENTO, ASI COMO DEL PERFIL DE CONPTOM, ATOMICOS. POR ULTIMO, SE REALIZA UN ESTUDIO NUMERICO DE LA ENTROPIA DEL ESTADO FUNDAMENTAL DE TODOS LOS ATOMOS DE LA TABLA PERIODICA.

•Oct 25, 2013•0 citations

Baños térmicos cuánticos: influencia de la no-gaussianidad estadística y no-localidad dinámica en la evolución temporal de sistemas cuánticos abiertos

Leonardo A. Pachón

Durante los ultimos cuarenta anos el estudio de la perdida de energia y coherencia en sistemas cuanticos ha estado basado en el modelo de Ullersma-Caldeira-Legett, un modelo que describe el entorno de los sistemas cuanticos de interes como una coleccion de osciladores armonicos con evolucion clasica. El actual nivel de experimentacion y de control de los sistemas fisicos han puesto en duda la validez del modelo en sistemas moleculares (e.g. complejos fotosinteticos inmersos en solventes, sistemas quimicos en fase liquida o gaseosa y manipulados con pulsos laser intensos), dada la importancia de estos sistemas en el desarrollo de nuevas tecnologias cuanticas y en el entendimiento de los fenomenos cuanticos en sistemas mesoscopicos, se ha hecho necesario el desarrollo de nuevos modelos del entorno y de metodologias eficientes con gran poder de prediccion cuantitativo. Sin embargo, algunos de ellos son modificaciones artificiales del modelo de Ullersma-Caldeira-Legett sin un soporte fisico solido y limpio. El proyecto pretende formular un marco general que permita el estudio de las correlaciones cuanticas en (i) sistemas cuanticos en presencia de banos termicos no-armonicos (e.g. banos formados por moleculas diatomicas fuertemente acopladas) y (ii) sistemas acoplados a banos termicos con estatica termionica (e.g. banos de espines), es decir, se pretende estudiar la dinamica de sistemas cuanticos en contacto con reservorios igualmente cuanticos.

•Feb 1, 2013•0 citations

Sobre la ecuación de Langevin generalizada: tratamiento clásico y cuántico

Emilio Cortés Reyna

El estudio del relajamiento térmico de sistemas 'que interaccionan con un baño de calor, h a sido un tema de g r a n interés en l a mecánica estadística en los últimos anos (!-go) P a r a la descripci6n matemática de l a evolución de dichos sistemas, se utilizan en ocasiones ecuaciones diferenciales estocdsticas ,donde l o s términos propiamente estocdsticos representan, junto con un término de friccidn, el efecto del baEo sobre el sistema.En la mayoria de \ o s c a s o s estas ecuaciones se h a n establecido de manera fenomenológica.y en algunos casos d e sistemas sencillos, se h a n hecho derivaciones a partir de modelos microscópicos, Las primeras ecuaciones fenomenologicas propuestas son las llamadas ecuaciones de Lanqevin q u e describen el movimiento browniano de u n a partícula pesada en u n fluido.P a r a el-caso de u n a partícula browniana en u n a dimensión se plantea como ecuaci6n estoc5stica donde m es la masa de la particula, u su velocidad y Y u n coeficiente de fricción.E l primer termin9 del l a d o derecho representa l a fuerza de fricci6n que experimenta l a particula y f(t) es u n a fuerza Ford.Kac y lciazur ( 5 ) derlvan l a ecuación de Langevin para un oscilador armónico que interacclona bilinealmente con u n bazo de osciladores armónicos.En este trabajo obtienen l a s condiciones sobre los parimetros del baño y coeficientes de acoplamiento.b a j o 13s cuales se obtiene p a r a la evoluclon del sistema un comportamiento narkoviano Recientemente hanos derivado la ecuación de Langevin en el límite de acoplamiento d é b i l para un oscilador armónico en un baño de osciladores armónicos.en e1 caso en el que la interacci6n es lineal en la coordenada del sistema y cujdr/atica en I a s coordenadas del baño (24).En el rggrmen cuántico nos encontramos con varios trabajos en los que,se derivan ecuaciones estocdsticas a partir de modelos microscópicos (25-28,b).Sin embargo aún f a l t a mucho por e n t e n d e r s o b r e l o s p r o c e s o s d e r e l a j a c i d n d e s i s t e m a s c u á n t i c o s e n b a ñ o s t é r m i c o s , l o s q u e e n rigor, t a m b i é n d e b e n s e r d e s c r i t o s e n f o r m a c u b n t i c a .El g r a n intere's e n l o s s i s t e m a s c u á n t i c o s , a d e m á s d e l a s p e c t o f o r m a l que e n c i e r r a n , esta' e n l o g r a r i n t e r p r e t a r e x p e r i m e n t o s e n d i v e r s a s a'reas c o m o s o n l a r e l a j a c i 6 n v i b r a c i o n a l d e m o l é c u l a s pol i a t j m l c a s (17-20) y t r a n s p o r t e d e e x c i t o n e s a t e m p e r a t u r a s b a j a s ( 2 9 ) .OBJETIVOS Nuestro propbsito en e t presente trabajo es el tratar de derivar ecuaciones d e Langevin generalizadas, a partir de hamiltonianos microscÓpicos, para distintos modelos de interacción entre slsterna y baiio térmico Para el caso de interacción billneal se han hecho este tipo de derivaciones.en los regímenes cla'sico y cua'ntico, y se han obtenido las ecuaciones estocdsticas, así como 13 reiacidn de fluctuación disipación en forma exacta Con la idea de cxplorsr 13 posible generalización de este resultado a Ordenes mas altos en la interacción, derivaremos ecuaciones estocásticas p a r a un sistema que interacciona con u n bañc a distintos Órd?nas Sn las variables del b a ñ o .Estas derivaciones las haremos dentro de los regímenes Cl6siCo.ycuántico.Aunque en e !c a s o mas general de I n t e r a c c i Ó n que a n a !i z a m o s las ecuaciones se d e r l v a n en forma aproximada m e d i a n t e des3rroiIos perturbativos, en el caso clislco podrerncls i d e n t i f i c a r dentro de la expresion aproximdda.una relación de fluctuaclórl dis1paciÓn de forma idgntica a la del caso b i l i n e a !(exacto).En eI c a s o cua'ntico en cambio I?O se encuentra e s t e tipo de r-esu!tado general: en general se encuentran dificultades a u e obscurecen la interpretaciijn de ecuaclones de Lanqevin cuárrt icas.Aunaue este anilisis s o b r e 13 derivaci6n de ecuaciones estocásticas deba r e s t r ~n g ~r s e a slsternas s i m p l e s , es separado.

•Apr 1, 1986•0 citations
SE ESTUDIAN DENTRO Y FUERA DEL LIMITE MARCOVIANO LOS ASPECTOS FORMALES DE LA RELAJACION TTOC (TEMPORAL TOTAL OSDERING CUMULANT) Y DE LA RELAJACION PTOC (PASTIAL TEMPORAL OSTERING CUMULANT) DE UN SISTEMA CUANTICO DE POCOS GRADOS DE LIBERTAD EN INTERACCION DEBIL CON UN BANO TERMICO. CON OBJETO DE ELLO SE DETERMINAN LAS EXPRESIONES QUE CONECTAN LOS ELEMENTOS DE MATRIZ DE LOS SUPEROPERADORES TTOC Y PTOC CON LAS FUNCIONES DE CORRELACION DEL BANO. SE PRESTA ESPECIAL ATENCION A LOS CASOS DE SISTEMAS CUANTICOS DE DOS NIVELES Y SISTEMAS CUANTICOS CON NIVELES DE ENERGIA DESIGUALMENTE ESPACIADOS CUYO ESTUDIO FACILITA LA COMPRENSION DE SITUACIONES MAS COMPLEJAS. TAMBIEN SE DEDUCEN LAS EXPRESIONES TTOC Y PTOC CORRESPONDIENTES A LOS PERFILES DE LINEA DE ABSORCION DIPOLAR ELECTRICA DE UN SISTEMA CUANTICO DE POCOS GRADOS DE LIBERTAD Y SE APLICA ESTE FORMALISMO A LA OBTENCION MEDIANTE UN MODELO LINEAL DEL PERFIL DE ABSORCION EN EL INFRARROJO LEJANO DE UNA MOLECULA DIATOMICA ATRAPADA EN UNA MATRIZ SOLIDA INERTE.
Se realiza un estudio sobre la aparicion de efectos memoria en la relajacion de diversos sistemas cuanticos acoplados estocasticamente a banos termicos que han sido tratados de una forma cuatnica. Este hecho permite estudiar los efectos de las diversas escalas de tiempo que aparecen en el problema. La escala de tiempos que domina en el arelajacion de los sistemas cuanticos viene marcada por la intensidad de la interaccion sistema bano. Las otras dos escalas de tiempo fundamentales que aparecen vienen dadas por la temperatura del bano y el tiempo de correlacion de sus variables dinamicas. La interferencia entre las distintas escalas da lugar a la aparicion de efectos memoria. Se ha estudiado la aparicion de efectos memoria en los siguientes sistemas cuanticos: a) un sistema cuantico de muchos niveles no degenerados. B) un oscilador armonico acoplado linealmente a un bano termico. C) un oscilador anarmonico acoplado linealmente a un bano termico. D) un oscilador de morse acoplado no linealmente a un bano termico. E) un rotor cuantico acoplado linealmente a un bano termico que modeliza la relajacion de moleculas dipolares en medios liquidos no polares.
En el presente trabajo, las respuestas opticas no lineales de colorantes organicos inmersos en un reservorio termico son analizadas de forma teorica cuando interactuan con una senal de mezcla de cuatro ondas. Las modificaciones inducidas en la susceptibilidad no lineal a tercer orden son analizadas a partir de la ecuacion de Liouville empleando el formalismo de la matriz de densidad. La respuesta del sistema surge de la interaccion dipolar electrica de la molecula de colorante organico con los campos electromagneticos de bombeo y de prueba. Los colorantes organicos son modelados como sistemas cuanticos de dos y tres niveles. Una distribucion de frecuencias naturales con forma lorentziana es utilizada para describir el ensanchamiento inhomogeneo de los estados. Transiciones entre los estados de una misma banda son consideradas en los modelos presentados. Los efectos de la difusion espectral y naturaleza del tercer estado son estudiados con base en los modelos cuanticos planteados. Las respuestas opticas no lineales absortivas y dispersivas son comparadas para los modelos cuanticos considerados en presencia o ausencia de difusion espectral. Los resultados son evaluados mediante parametros caracteristicos de colorantes organicos como la malaquita verde y colorante de cianina para predecir sus respuestas opticas no lineales.
El trabajo se estructura en 6 capitulos. El capitulo 1 posee fundamentalmente un caracter de introduccion teorica a las herramientas de campo medio que se usan en los diferentes modelos que se presentan, ademas de introducirse otros conceptos que apareceran a lo largo del trabajo. El capitulo 2 tambien constituye una introduccion teorica en la que se realiza un breve analisis del concepto de la decoherencia y sus implicaciones en la Mecanica Cuantica, poniendo especial enfasis en el problema de la medida y como la introduccion del ambiente permite una posible solucion a dicho problema. En este capitulo se presentara la matriz densidad como herramienta basica de trabajo para estudiar el factor de decoherencia.El capitulo 3 se puede dividir en dos bloques. Un primer bloque dedicado la modelo vibronico U(4) y un segundo bloque dedicado a su limite 2D, el modelo U(3). En ambos bloques se expondran las propiedades algebraicas de los dos modelos asi como las diferentes cadenas de simetria que se obtienen. Estos modelos presentan una QPT y usando el formalismo de estados intrinsecos se estudiara la transicion de fase entre la fase simetrica y la fase no simetrica. Sin embargo, se sabe que este metodo es correcto unicamente en el orden mas alto en el desarrollo en potencias de N, donde N es el numero de bosones. Nosotros nos basaremos en el metodo desarrollado en [15] para ir mas alla de este orden y calcular correcciones de tamano finito a varios observables espectroscopicos. Para ello, se introducira la transformacion de Holstein-Primako_ que proporcionara un hamiltoniano en serie de potencias de N donde unicamente se consideraran los terminos en orden mas alto: N, N1/2 y N0. Despues, mediante el uso de una transformacion de Bogoliubov se conseguira la diagonalizacion del hamiltoniano, con lo que se obtendran expresiones analiticas para el estudio del sistema tanto en la fase simetrica como en la no simetrica. Dichas expresiones analiticas se compararan posteriormente con los calculos numericos obtenidos de resolver el problema exactamente en una base adecuada. Ademas, se llevara a cabo un estudio de escalado del sistema por tamano finito que nos permitira extraer los exponentes criticos de los observables espectroscopicos analizados.El capitulo 4 esta dedicado a otro sistema de dos niveles, el modelo de Lipkin. Este modelo guarda una estrecha relacion con el modelo vibronico tal y como se vera en el capitulo 3. Dicha relacion quedara mas patente con la eleccion que se realizara del estado intrinseco para estudiar el diagrama de fases del modelo vibronico. De hecho podemos afirmar que un modelo vibronico con simetria axial se comporta como un modelo de Lipkin. Por este motivo, todo el estudio que se realice en campo medio para el modelo vibronico sera aplicable al modelo de Lipkin, ya que las expresiones que se obtendran son formalmente analogas. Asi pues, en este capitulo nos centraremos en la influencia que tiene una transicion de fase cuantica sobre el fenomeno de la decoherencia. Ahora bien, se sabe que el citado modelo presenta tanto una QPT como una ESQPT, y dependiendo del valor de los parametros concretos del sistema, la ESQPT puede ser de primer o segundo orden. De modo que el analisis se realizara para ambos tipos de transicion. Para tal proposito, se presenta un sistema constituido por un qubit interactuando con un bano bosonico que vendra descrito por el modelo de Lipkin. El estudio de la decoherencia se realizara tanto empleando las tecnicas mas alla de campo medio desarrolladas en el modelo vibronico, como usando la aproximacion de Tamm-Dancoff (TDA) [28] y TDA a segundo orden. Todos los resultados se compararan una vez mas con la solucion exacta del problema y se analizara la relacion entre la transicion de fase que experimenta dicho sistema con la decoherencia. Ademas se incluira un estudio de escalado por tamano finito del factor de decoherencia.En el capitulo 5 se estudiaran tres modelos que describen un campo bosonico de un unico modo interactuando con un subsistema algebraico basado o bien en el algebra SU(1; 1) o en el SU(2). El modelo SU(1; 1) es un modelo de juguete util para la descripcion de la formacion y disociacion de moleculas diatomicas y atomos independientes [16]. El hamiltoniano SU(2) representa al modelo de Dicke [27] o al modelo de Jaynes-Cummings (JC) [17] (tambien conocido como modelo de Tavis-Cummings [29]). Estos dos ultimos modelos poseen interes en Optica Cuantica y describen a un sistema de atomos susceptibles a ocupar dos niveles interactuando con un campo de radiacion. Mientras que el modelo SU(1; 1) y el modelo de Jaynes-Cummings son integrables, el modelo de Dicke no lo es. Todos ellos son sistemas de dos niveles que presentan tanto una QPT como una ESQPT. Asi pues, en primer lugar se analizaran las transiciones de fase con una aproximacion semiclasica, en particular las relacionadas con las transiciones de fase de estados excitados. Despues se introducira el concepto de quantum quench, analizandose la influencia que tiene una ESQPT sobre este. Por ultimo, relacionaremos la presencia de caos cuantico en el modelo no integrable de Dicke con los precursores de la ESQPT en el mismo.En el ultimo capitulo se presentara un resumen y las conclusiones de los principales resultados de este trabajo.
EL OBJETO DE ESTA MEMORIA ES CONTRIBUIR AL CONOCIMIENTO DEL DESORDEN INTERNO DE LOS SISTEMAS FISICOS CONSTITUIDOS POR UN NUMERO FINITO DE PARTICULAS, MEDIANTE EL ESTUDIO DE DENSIDAD MONOPARTICULAR DEL SISTEMA, ESTE ESTUDIO SE LLEVA A CABO UTILIZANDO EL CONCEPTO DE ENTROPIA DE INFORMACION. SE EMPIEZA ABORTANDO LA DETERMINACION ANALITICA DE ESTA MAGNITUD EN LOS SISTEMAS MONOPARTICULARES, CONCRETAMENTE EN EL OSCILADOR ARMONICO Y EL ATOMO DE HIDROGENO, USANDO PARA ELLO UN NUEVO CONCEPTO MATEMATICO, EL DE ENTROPIA DE UN SISTEMA DE POLINOMIOS ORTOGONALES. SE CONTINUA ESTUDIANDO LA ENTROPIA EN SISTEMAS DE MUCHAS PARTICULAS. PARA ELLO SE UTILIZA LA TEORIA DE DESIGUALDADES, QUE PERMITE OBTENER RELACIONES ENTRE LA ENTROPIA Y DISTINTAS MAGNITUDES FUNDAMENTALES. TAMBIEN SE USA EL PRINCIPIO DE MAXIMA ENTROPIA PARA OBTENER ESTIMACIONES DE LAS DENSIDADES DE CARGA Y MOMENTO, ASI COMO DEL PERFIL DE CONPTOM, ATOMICOS. POR ULTIMO, SE REALIZA UN ESTUDIO NUMERICO DE LA ENTROPIA DEL ESTADO FUNDAMENTAL DE TODOS LOS ATOMOS DE LA TABLA PERIODICA.
Durante los ultimos cuarenta anos el estudio de la perdida de energia y coherencia en sistemas cuanticos ha estado basado en el modelo de Ullersma-Caldeira-Legett, un modelo que describe el entorno de los sistemas cuanticos de interes como una coleccion de osciladores armonicos con evolucion clasica. El actual nivel de experimentacion y de control de los sistemas fisicos han puesto en duda la validez del modelo en sistemas moleculares (e.g. complejos fotosinteticos inmersos en solventes, sistemas quimicos en fase liquida o gaseosa y manipulados con pulsos laser intensos), dada la importancia de estos sistemas en el desarrollo de nuevas tecnologias cuanticas y en el entendimiento de los fenomenos cuanticos en sistemas mesoscopicos, se ha hecho necesario el desarrollo de nuevos modelos del entorno y de metodologias eficientes con gran poder de prediccion cuantitativo. Sin embargo, algunos de ellos son modificaciones artificiales del modelo de Ullersma-Caldeira-Legett sin un soporte fisico solido y limpio. El proyecto pretende formular un marco general que permita el estudio de las correlaciones cuanticas en (i) sistemas cuanticos en presencia de banos termicos no-armonicos (e.g. banos formados por moleculas diatomicas fuertemente acopladas) y (ii) sistemas acoplados a banos termicos con estatica termionica (e.g. banos de espines), es decir, se pretende estudiar la dinamica de sistemas cuanticos en contacto con reservorios igualmente cuanticos.
El estudio del relajamiento térmico de sistemas 'que interaccionan con un baño de calor, h a sido un tema de g r a n interés en l a mecánica estadística en los últimos anos (!-go) P a r a la descripci6n matemática de l a evolución de dichos sistemas, se utilizan en ocasiones ecuaciones diferenciales estocdsticas ,donde l o s términos propiamente estocdsticos representan, junto con un término de friccidn, el efecto del baEo sobre el sistema.En la mayoria de \ o s c a s o s estas ecuaciones se h a n establecido de manera fenomenológica.y en algunos casos d e sistemas sencillos, se h a n hecho derivaciones a partir de modelos microscópicos, Las primeras ecuaciones fenomenologicas propuestas son las llamadas ecuaciones de Lanqevin q u e describen el movimiento browniano de u n a partícula pesada en u n fluido.P a r a el-caso de u n a partícula browniana en u n a dimensión se plantea como ecuaci6n estoc5stica donde m es la masa de la particula, u su velocidad y Y u n coeficiente de fricción.E l primer termin9 del l a d o derecho representa l a fuerza de fricci6n que experimenta l a particula y f(t) es u n a fuerza Ford.Kac y lciazur ( 5 ) derlvan l a ecuación de Langevin para un oscilador armónico que interacclona bilinealmente con u n bazo de osciladores armónicos.En este trabajo obtienen l a s condiciones sobre los parimetros del baño y coeficientes de acoplamiento.b a j o 13s cuales se obtiene p a r a la evoluclon del sistema un comportamiento narkoviano Recientemente hanos derivado la ecuación de Langevin en el límite de acoplamiento d é b i l para un oscilador armónico en un baño de osciladores armónicos.en e1 caso en el que la interacci6n es lineal en la coordenada del sistema y cujdr/atica en I a s coordenadas del baño (24).En el rggrmen cuántico nos encontramos con varios trabajos en los que,se derivan ecuaciones estocdsticas a partir de modelos microscópicos (25-28,b).Sin embargo aún f a l t a mucho por e n t e n d e r s o b r e l o s p r o c e s o s d e r e l a j a c i d n d e s i s t e m a s c u á n t i c o s e n b a ñ o s t é r m i c o s , l o s q u e e n rigor, t a m b i é n d e b e n s e r d e s c r i t o s e n f o r m a c u b n t i c a .El g r a n intere's e n l o s s i s t e m a s c u á n t i c o s , a d e m á s d e l a s p e c t o f o r m a l que e n c i e r r a n , esta' e n l o g r a r i n t e r p r e t a r e x p e r i m e n t o s e n d i v e r s a s a'reas c o m o s o n l a r e l a j a c i 6 n v i b r a c i o n a l d e m o l é c u l a s pol i a t j m l c a s (17-20) y t r a n s p o r t e d e e x c i t o n e s a t e m p e r a t u r a s b a j a s ( 2 9 ) .OBJETIVOS Nuestro propbsito en e t presente trabajo es el tratar de derivar ecuaciones d e Langevin generalizadas, a partir de hamiltonianos microscÓpicos, para distintos modelos de interacción entre slsterna y baiio térmico Para el caso de interacción billneal se han hecho este tipo de derivaciones.en los regímenes cla'sico y cua'ntico, y se han obtenido las ecuaciones estocdsticas, así como 13 reiacidn de fluctuación disipación en forma exacta Con la idea de cxplorsr 13 posible generalización de este resultado a Ordenes mas altos en la interacción, derivaremos ecuaciones estocásticas p a r a un sistema que interacciona con u n bañc a distintos Órd?nas Sn las variables del b a ñ o .Estas derivaciones las haremos dentro de los regímenes Cl6siCo.ycuántico.Aunque en e !c a s o mas general de I n t e r a c c i Ó n que a n a !i z a m o s las ecuaciones se d e r l v a n en forma aproximada m e d i a n t e des3rroiIos perturbativos, en el caso clislco podrerncls i d e n t i f i c a r dentro de la expresion aproximdda.una relación de fluctuaclórl dis1paciÓn de forma idgntica a la del caso b i l i n e a !(exacto).En eI c a s o cua'ntico en cambio I?O se encuentra e s t e tipo de r-esu!tado general: en general se encuentran dificultades a u e obscurecen la interpretaciijn de ecuaclones de Lanqevin cuárrt icas.Aunaue este anilisis s o b r e 13 derivaci6n de ecuaciones estocásticas deba r e s t r ~n g ~r s e a slsternas s i m p l e s , es separado.