Markovian transport through few-level quantum systems

In der vorliegenden Dissertation wird der Markov’sche quantenmechanische Mastergleichungsansatz benutzt, um die Transporteigenschaften unterschiedlicher experimenteller Aufbauten zu untersuchen. Motiviert durch die Suche nach möglichen physikalischen Implementierungen die Quanteneigenschaften für zukünftigeMaschinen zur Quanteninformationsverarbeitung und Quantenkommunikation nutzbar machen können, untersuchen wir zunächst ein spezielles System aus Quantenpunkten, dass als Basis für solche Apparaturen dienen könnte. Bei der industriellen Produktion großflächiger Strukturen läßt sich jedoch das Auftreten ungewollter Defekte kaum vermeiden. Daher untersuchen wir speziell den Fall von elektronischem Transport durch zwei parallele Doppelquantenpunkte, die sowohl kapazitiv, als auch durch ein senkrecht zwischen ihnen liegendem Ladungsqubit gekoppelt sind. Dieses Ladungsqubit repräsentiert dabei einen ungewollten Defekt in einer regelmäßigen Struktur aus Doppelquantenpunkten, welcher die kohärenten Tunnelamplituden der Doppelquantenpunkte modifiziert. In der Folge, studieren wir den Einfluss des Qubits auf die stationären Ströme durch das System, die Verschränkung der Doppelquantenpunkte und deren Rückwirkung auf das Ladungsqubit. Ein Resultat dieser Untersuchung, ist die Beobachtung eindeutiger Signaturen des Ladungsqubits in den stationären Strömen. Zusätzlich finden wir, dass der stationäre Qubitzustand durch extern angelegte Spannungen justiert werden kann und sowohl reine Qubitzustände als auch reine, verschränkte Doppelquantenpunktzustände erzeugt werden können. Angeregt durch die eindrucksvollen Fortschritte in der Produktion und Manipulation kalter Atome und dem imbosonischen Fall auftretenden kritische Phänomen der Bose-Einstein Kondensation, untersuchen wir zusätzlich die Transporteigenschaften eines Aufbaus, bei dem Bäder aus ultrakalten bosonischen und fermionischen Teilchen an ein Quantensystem mit nur wenigen Energieniveaus gekoppelt sind. Umdas kritische Verhalten in den Bädern korrekt beschreiben zu können, leiten wir zunächst das temperatur- und dichteabhängige chemische Potential der Reservoire im großkanonischen Ensemble ab. Anschließend bestimmen wir die stationären Ströme durch das System unter Berücksichtigung dieser abhängigen chemischen Potentiale. Sowohl im Falle fermionischer als auch bosonischer Teilchen beobachten wir stationäre Ströme die gegen den externen Temperaturgradienten zwischen den Bädern fließen. Zur weiteren Charakterisierung dieser Ströme stellen wir das linearisierte Onsager-Gleichungssystem auf und berechnen die linearen Transportkoeffizienten. Diese Koeffizienten zeigen im Fall des bosonischen Transportes eindeutige Signaturen der Bose-Einstein-Kondensation.

Author dc:creator

• Nietner, Christian

Advisor dc:contributor.advisor

• Brandes, Tobias

Licence dc:rights.uri

• http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/

Language dc:language.iso

en, English

Identifier URI

urn:nbn:de:kobv:83-opus4-48137
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3972

OAI identifier oai:identifier

oai:depositonce.tu-berlin.de:11303/4269