Intercambio de energía en puntos cuánticos acoplados como compuertas para computación cuántica

Abstract

Teniendo como escenario el área de la computación cuántica y considerando la arquitectura propuesta por Loss y DiVincenzo en 1998, se determina analíticamente y en forma detallada el acoplamiento de intercambio ó intercambio de energía J entre los estados singlete y triplete de un sistema de dos puntos cuánticos de Arsenuro de Galio (GaAs) que están acoplados lateralmente y sobre los cuales actúa un campo magnético B paralelo al eje z y un campo eléctrico E paralelo al plano xy haciendo uso para ello de la aproximación de Heitler London. Para este proceso, inicialmente se determinan las funciones de onda y los niveles de energía de un punto cuántico bajo la influencia de un campo magnético paralelo a la dirección z, utilizando operadores de creación y destrucción. En segunda instancia se determina el efecto de acoplamiento espín orbita sobre este sistema. Finalmente, empleando el formalismo de operadores de creación y destrucción así como relaciones de translación en espacio y momentum, se calcula el intercambio de energía J. Los resultados obtenidos en este trabajo presentan una dependencia entre el intercambio de energía J y el campo eléctrico E, el campo magnético B y la distancia de separación d entre los dos puntos cuánticos, los cuales abren la posibilidad de un control experimental de este parámetro, que no solo tiene aplicaciones para la construcción de compuertas cuánticas con puntos cuánticos, sino que adicionalmente permite explorar nuevos mecanismos de control del espín electrónico en materiales semiconductores más comunes como el Silicio (Si), el Germanio (Ge) y el Seleniuro de Cinc (ZnSe).