Tesis y Trabajos de Investigación PUCP
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Ítem Desconocido On the optoelectronic properties of sputtered aluminium doped zinc oxide: a critical assessment(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-10-09) Enrique Morán, Luis Alonso; Guerra Torres, Jorge AndrésEn este trabajo, películas delgadas de óxido de zinc dopado con aluminio (AZO) con diferentes concentraciones de aluminio (Al) fueron crecidas por pulverización catódica de radiofrecuencia y luego fueron calentadas a 400°C en una atmósfera de Argón. El espectro de absorción del óxido de zinc (ZnO) exhibe una contribución de la absorción excitónica a la absorción fundamental que típicamente no es considerada en ZnO dopado con Al. No obstante, se muestra que la banda de excitones libres es aún visible en AZO con bajas concentraciones de Al. Adicionalmente, los estados de defectos, inducidos por el dopaje, incrementan el tamaño de los estados de cola. Estos dos factores, estados de cola y bandas de excitones libres, tienen un efecto substancial en los valores del ancho de banda óptico determinado a partir de la absorción fundamental y deben ser tomados en cuenta con modelos adecuados. En este trabajo, usamos un modelo recientemente desarrollado basado en el modelo de dispersión óptico de Elliot para determinar con precisión el ancho de banda óptico, la energía de ligadura de los excitones y la energía de Urbach de películas delgadas de AZO. Por otro lado, analizamos la absorción de portadores de carga libres, la cual es típicamente modelada por el modelo de dispersión de Drude. Sin embargo, este último no toma en cuenta el hecho de que los centros de dispersión también interactúan con el campo eléctrico externo. Para considerar este efecto, varios modelos han sido propuestos para analizar la resistividad dinámica del material. Típicamente, la resistividad dinámica tiene una dependencia exponencial y un valor de -1.5 es asumido para semiconductores altamente dopados. En este trabajo, dejamos este parámetro libre obteniendo una mejor descripción de los portadores de carga libres y su variación con el dopaje de aluminio.Ítem Desconocido Advances in quantum state tomography and strong measurements of quantum weak values(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-01-19) Ruelas Paredes, David Reinaldo Alejandro; Massoni Kamimoto, Eduardo RubénEste trabajo contiene dos contribuciones al campo de la teoría cuántica. La primera viene por doble partida: un protocolo óptico para producir y realizar tomografía de estados puros, arbitrarios, de dos qubits codificados en grados de libertad de camino y polarización; y un protocolo generalizado para hacer tomografía de estados mixtos del mismo tipo. Se reporta una realización con luz láser del primer esquema, la cual sirve como prueba de concepto. La segunda contribución es un modelo dentro del paradigma de von Neumann para las mediciones. Su utilidad yace en que permite estudiar el efecto de la fuerza del acoplamiento entre sistema y puntero sobre la incertidumbre estadística y los errores sistemáticos que resultan de medir valores débiles cuánticos y estados puros. Esta propuesta –cuya implementación con luz láser o con fotones individuales es también explicada– fue demostrada usando sistemas de computación cuántica provistos por IBM. Los resultados obtenidos mediante mediciones con distintos grados de fuerza disipan la idea de que las mediciones fuertes siempre dan mejores resultados que sus contrapartes débiles. Quizá más importante todavía, esta realización experimental aporta evidencia de que es posible maximizar la precisión y exactitud de los parámetros medidos si se elige adecuadamente el acoplamiento de la medición.Ítem Desconocido Constraints between concurrence and polarization for mixed states subjected to open system dynamics(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-05-24) Montenegro La Torre, Carlos Renzo Misael; De Zela Martinez, Francisco AntonioEntanglement and polarization are mutually constrained by the relationship C2 + P2 = 1, which engages concurrence (C) of a pure, two-qubit state and the degree of polarization (P) of either of its two subsystems. How the above constraint generalizes for mixed states, is an open question. We address mixed, two-qubit states of the X type, i.e., those whose density matrix has nonzero elements only in the two main diagonals. We focus on mixed states that arise out of a pure, two-qubit state that is subjected to either the amplitude damping channel or the depolarizing channel. We derive alternative constraints for concurrence and polarization and test them experimentally with polarization-entangled photons. We argue that our theoretical results hold also for classical light, whenever two binary degrees of freedom can be entangled.Ítem Desconocido Coherencia como recurso en los sistemas cuánticos abiertos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-07-26) Yugra Carcasi, Yonny Daniel; De Zela Martinez, Francisco AntonioIn this thesis, we address open quantum systems subjected to Markovian and non- Markovian evolutions. We diagnose these two regimes using the relative entropy of coherence. We specially address the case of two qubits encoded in the polarization degree of freedom of photon beams. The two qubits play the roles of system and ancilla. In our experimental setup, we need only two parameters to control Markovian and non-Markovian regimes. We also propose and provide a proof-of-concept for the implementation of a quantum gate that drives an open system so that it can reach maximal coherence. Our ndings also illustrate possibilities for generating non-Markovian processes, which are important to recover information that has gone from the system to its environment. We thereby show how non-Markovianity can be considered as a resource in open quantum systems.Ítem Desconocido Evolución del entanglement para subsistemas asociados a un sistema de dos átomos acoplados, cada uno, a N modos del campo electromagnético(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-09-07) Miculicich Egoavil, Oscar Lennon; Massoni Kamimoto, Eduardo RubénEste trabajo describe la dinámica del ‘entanglement’ de un sistema formado por dos átomos de dos niveles acoplados de forma independiente con dos reservorios, cada uno, constituido por un número finito de modos del campo electromagnético. Espe- cíficamente, se plantea una solución formal y otra aproximada (por series de Fourier) para la ecuación de Schrödinger que describe la dinámica de interacción de cada átomo con su respectivo reservorio. Por otro lado, la evolución del ‘entanglement’ es descrita para distintos subsiste- mas de dos ‘qubits’. En particular, se compara el comportamiento del ‘entanglement’ tomando en cuenta un estado colectivo para cada reservorio versus el comportamiento descrito a través de los modos individuales de cada reservorio. Se predice fenómenos de entanglement sudden death (ESD) y entanglement sudden birth (ESB) correspon- dientes al decaimiento inicial de los átomos, así como los debidos a los ‘revivals’ aso- ciados a la dinámica del sistema.Ítem Desconocido Self image and simulation of a PR-box using high-order paraxial beams(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-07-02) Avalos Pinillos, Victor Andre; Zela Martínez, Francisco Antonio de; Khoury, Antonio ZelaquettFrom Maxwell equations (for a free of charge and current, isotropic and homoge- neous medium) and the paraxial approximation, which is to suppose the beam of light moves towards a preferred direction (longitudinal propagation), we ar- rive at the paraxial wave equation, which depending of the constraints of the situation, can be solved by different type of beams. We are intersested in higher- order mode paraxial beams. If we solve the equation with cartesian coordinates, we arrive at Hermite-Gauss beams, if we solve with cilindrical coordinates, we obtain Laguerre-Gauss beams. Each of them has specific characteristics which motivated their use in the two phenomenons presented here: Self Image and the Simulation of a PR box. We call self image to the phenomenon where we are capable of replicating an initial image, over free space longitudinal propagation. What we propose here is a self image produced by the collinear and coherent interference of paraxial Laguerre Gauss (LG) beams, which constrasts with the usage of a fundamen- tal Gaussain beam in Talbot’s self image. Gouy phases, which are the key component that make this phenomenon possible, are exclusive of Higherorder paraxial beams. We show, experimentally, the phenomenon of self image using the superposition of 3 LG beams with specific mode orders. Because of the arct- angent dependence of the Gouy phases, in Laguerre- Gaussian beams, self image distances won’t be periodic over propagation and its number will be limited by the mode orders of the LG beams. Additionally, we use this superposition of the 3 LG beams as dots, to write a word, which can be read only in self image. This application of self image can be thought of as concealing information, and then revealing it only for specific distances. The most controversial feature of quantum mechanics non-locality, has gain much attention over the last years, because of the development of quantum information. Nowadays non-locality is widely accepted and used in many other exciting applications like teleportation, swapping, etc. Nevertheless, this opens other questions, like why is nature just as nonlocal as to reach the Tsirelson’s bound, but can’t surpass it. The algebraical maximum of the CHSH inequality is 4, and quantum mechanics can only reach up to 2 2. What happens in this gap that seems empty and without a theory that can describe it? In 1993, Popescu and Rhorlich proved that from non-locality and relativistic causality, quantum mechanics was not the only theory that emerged. Relativistic causality, meaning that no information is transmitted with superluminal velocities. This means that there are super-quantum correlations, that surpass the Tsirelson’s bound, and are still causal. The super-quantum correlations that maximally surpass the Tsirelson’s bound, making the Bell parameter S = 4, are known as PR boxes. Markovitch et al, showed that, in a bipartite quantum system, post-selecting an entangled state will fake the maximal surpass of the Tsirelson’s bound in the Bell inequality. Here, we propose an experimental setup capable of simulating a PR box using polarization and transverse-mode (Hermitian-Gauss beams of first order) of light as vector spaces that are analogue to Hilbert spaces in quantum mechanics.Ítem Desconocido Experimental display of the extended polarization coherence theorem(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-06-05) Auccapuclla Quispe, Fabio Joel; Zela Martínez, Francisco Antonio deEn el presente trabajo reportamos los resultados experimentales que muestran la interacción entre visibilidad, distinguibilidad y grado de polarización, estos gobernados por una reciente extensión del teorema polarización y coherencia (PCT). Esta clase de teoremas tratan dualidad en ambos escenarios tanto cuánticos como clásicos. Nosotros particularmente nos enfocamos en el vector inherente natural del grado de libertad de polarización y mostramos varios efectos que van más allá del alcance original del teorema PCT. Nuestros resultados exhiben características que pueden ser compartidas por fenómenos cuánticos y clásicos, siempre que estos fenómenos reflejen alguna coherencia oculta o expuesta.Ítem Desconocido Implementación y medición de un sistema cuántico abierto con la dinámica “Dephasing Channel” en la base de caminos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-05-03) Uria Valencia, Mariano; Massoni Kamimoto, Eduardo RubénLas base de las tecnologías cuánticas que se proponen hoy en día se basan en la característica de superposición de estados, la cual se presenta como un fenómeno de interferencia, y que da lugar a lo que se conoce como coherencia; no obstante al estar un sistema en contacto con un entorno se produce el fenómeno de decoherencia, lo que conlleva a una pérdida de la información que se quería almacenar, es decir las coherencias, no obstante existen procesos en los que se pueden recuperar la información, estos procesos son llamados no-markovianos. En el presente trabajo hacemos un estudio sobre un sistema cuántico con una dinámica específica, llamada "Dephasing Channel", se usa una medida de coherencia para asegurarnos que trabajamos con un proceso no-markoviano y armamos un arreglo óptico en donde la mencionada dinámica está plasmada en el espacio de Hilbert de caminos. Para la realización de las medidas del experimento, encontramos un método análogo a los parámetros de Stokes en polarización, pero en la base de caminos.Ítem Desconocido Quantum state tomography for a polarization-Path Two-Qubit optical system(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-05-02) Ruelas Paredes, David Reinaldo Alejandro; Massoni Kamimoto, Eduardo RubénEn el área de los sistemas cuánticos abiertos, es común encontrar experimentos y modelos teóricos en los que el sistema de interés es representado por un cubit (sistema de dos niveles) y el entorno por otro cubit pese a que un entorno realista debería contener muchos más grados de libertad que el sistema con el que interactúa. No obstante, la simulación de entornos mediante un cubit es usual en la óptica cuántica, como también lo es la realización de evoluciones de sistemas de dos cubits. Los procedimientos utilizados para caracterizar los estados cuánticos producidos en el laboratorio son conocidos como tomografía de estados cuánticos. Existen algoritmos de tomografía para distintos tipos de sistemas. En esta tesis presentamos un dispositivo interferométrico que permite generar y hacer tomografía a un estado puro de un sistema de dos cubits: polarización y camino de propagación de la luz. Nuestra propuesta requiere 18 mediciones de intensidad para caracterizar cada estado. Ponemos a prueba nuestra propuesta en un experimento y contrastamos sus resultados con las predicciones teóricas.Ítem Texto completo enlazado An analysis of the roles played by Born’s rule, Bell’s theorem and Bohr’s complementarity in the establishment of the quantum-classical boundary(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-08-28) De Zela Martínez, Francisco; Massoni Kamimoto, Eduardo RubénThis work contains a series of contributions that are related, in one form or another, with the placement of the quantum-classical boundary. Three results that have been widely taken as characteristic traits of quantum phenomena are here shown to appear in purely classical contexts as well. These are: Born’s rule, Bell violations and Bohr’s complementarity. This work discusses how Born’s rule may be derived from some basic assumptions that relate to measurements in general, thereby showing that said rule applies when dealing with both classical and quantum cases. Bell violations are ultimately based upon Born’s rule. Therefore, the applicability of the latter in a classical context leads to Bell violations in this very same context. We can therefore predict non-quantum Bell violations. Moreover, we report experimental results confirming these violations. Finally, we address Bohr’s complementarity in a quantitative way and derive an equation that links visibility and distinguishability – two complementary features of an interferometric array – with polarization, which can be seen as an “internal” degree of freedom.