Rol de la decoherencia en motores cuánticos adiabáticos

LUCAS J. FERNÁNDEZ; HORACIO M. PASTAWSKI; RAÚL BUSTOS-MARÚN

Tandil

Congreso; 99° Reunión Nacional de Física; 2014

Asociación de Física Argentina

En los \'{u}ltimos tiempos, varios trabajos han explorado la idea de m\'{a}%quinas cu\'{a}nticas [1-3]. Un caso particularmente interesante son losmotores cu\'{a}nticos adiab\'{a}ticos [3]. El principio de acci\'{o}n deeste tipo de motores se basa en el \textit{bombeo cu\'{a}ntico inverso}. Poresta razon, se espera un fuerte efecto del grado de coherencia de loselectrones sobre las propiedades del sistema. Sin embargo el verdadero rolde la coherencia cu\'{a}ntica en este tipo de dispositivos aun no es claro.En este trabajo estudiamos el rol de la decoherencia en dos tipos diferentesde motores cu\'{a}nticos: uno basado en un punto cu\'{a}ntico (quantum dot)y en un "motor de Thouless", basado en bombeo de Thouless inverso. El efectode la decoherencia se modela usando la t\'{e}cnica de "sondas ficticias"(fictitious probes) [4-6]. En el caso del motor de Thouless, se usa unHamiltoniano de enlace fuerte (tigth-binding), lo que permite incluir elefecto de la decoherencia en un modo m\'{a}s realista y analizar lasdesviaciones de las aproximaciones usadas en trabajos previos [3]. En amboscasos se estudia el efecto de la decoherencia sobre el trabajo m\'{a}ximorealizado por ciclo, el coeficiente de fricci\'{o}n y la eficiencia delmotor. Se muestra que, en cierto r\'{e}gimen, el funcionamiento del motor esactivado por la decoherencia electr\'{o}nica. El estudio de la decoherenciaen motores cu\'{a}nticos permite evaluar el funcionamiento de estas m\'{a}%quinas ante situaciones m\'{a}s realistas, y por lo tanto, la viabilidad desu desarrollo experimental. En los ́ultimos tiempos, varios trabajos han explorado la idea de m ́aquinas cu ́anticas [1-3]. Un caso particu- larmente interesante son los motores cu ́anticos adiab ́aticos [3]. El principio de acci ́on de este tipo de motores se basa en el bombeo cu ́antico inverso. Por esta raz ́on, se espera un fuerte efecto del grado de coherencia de los electrones sobre las propiedades del sistema. Sin embargo el verdadero rol de la mec ́anica cu ́antica en este tipo de dispositivos aun no es claro. En este trabajo estudiamos el rol de la decoherencia en dos tipos diferentes de motores: uno basado en un punto cu ́antico (quantum dot) y en un ?motor de Thouless?, basado en bombeo de Thouless inverso. El efecto de la decoherencia se modela usando la t ́ecnica de ?sondas ficticias?(fictitious probes) [4-6]. En el caso del motor de Thouless, se usa un Hamiltoniano de enlace fuerte (tigth-binding), lo que permite incluir el efecto de la decoherencia en un modo m ́as realista y analizar las desviaciones de las aproximaciones usadas en trabajos previos [3]. En ambos casos se estudia el efecto de la decoherencia sobre el trabajo m ́aximo realizado por ciclo, el coeficiente de fricci ́on y la eficiencia del motor. Se muestra que el funcionamiento del motor se activa con la decoherencia electr ́onica y alcanza su eficiencia ́optima. Se muestra adem ́as que aparece un nuevo termino del coeficiente de fricci ́on que es inducido por la decoherencia y que satisface el teorema de fluctuaci ́on-disipaci ́on. El estudio de la decoherencia en motores cu ́anticos permite evaluar el funcionamiento de estas m ́aquinas ante situaciones m ́as realistas, y por lo tanto, la viabilidad de su desarrollo experimental.