Educación

 

Modelando un punto cuántico: una aproximación pedagógica

 

H.E. Caicedo-Ortiz^a, S.T. Pérez-Merchancano^b y E. Santiago-Cortés^c

 

^a Grupo de Investigación en Tecnología y Ambiente, Corporación Universitaria Autónoma del Cauca, Calle 5 No. 3-85, Popayán, Colombia. Plantel Vasco de Quiroga, Instituto de Educación Media Superior del Distrito Federal, Avenida Río de Guadalupe S/N, Col. El Mirador Del. Álvaro Obregón. 00167, México. Facultad de Ingeniería, Universidad Anáhuac, Huixquilucan, 52786, Edo. de México, México. e-mail: hernando.caicedo@uniautonoma.edu.co

^b Grupo de Semiconductores y Nuevos Materiales, Departamento de Física, Universidad del Cauca, Calle 5No. 4-70, Popayán, Colombia.

^c Grupo de Investigación en Tecnología y Ambiente, Corporación Universitaria Autónoma del Cauca, Calle 5 No. 3-85, Popayán, Colombia.

 

Received 13 January 2015;
Accepted 4 March 2015

 

Resumen

Determinamos el comportamiento energético de un electrón en el interior de un punto cuántico. El punto cuántico se modela usando un pozo de potencial infinito y un oscilador armónico bidimensional y se soluciona a través del formalismo de segunda cuantización. Este sistema tiene una alta relevancia por sus potenciales aplicaciones en la construcción de dispositivos para el procesamiento cuántico de información. Esta descripción presenta las aplicaciones de problemas clásicos de la mecánica cuántica en el diseño y construcción de dispositivos opto-electrónicos y puede ser empleada en los cursos de física aplicada a nivel de licenciatura o posgrado.

Palabras clave: Puntos cuánticos; oscilador armónico; compuertas cuánticas; computador cuántico.

 

Abstract

We determine the energy performance of an electron inside a quantum dot. The quantum dot is modeled using a infinite potential well and a two-dimensional harmonic oscillator and solved through the formalism of second quantization. This system has a high relevance for their potential applications in the construction of devices for quantum information processing. This description presents the applications of classical problems of quantum mechanics in the design and construction of opto-electronics devices and can be used in applied physics courses at undergraduate or postgraduate level.

Keywords: Quantum dots; harmonic oscillator; potential well; quantum gate; quantum computer.

 

PACS: 68.65.Hb; 68.55.ag; 03.67.Lx

 

DESCARGAR ARTÍCULO EN FORMATO PDF

 

Referencias

1. H. Pawel, L. Jacak, and A. Wojs, Quantum Dots (Springer-Verlag, Berlin, 1998).         [ Links ]

2. Y. Masumoto and T. Takagahara, Semiconductor Quantum Dots (Springer-Verlag, Berlin, 2002).         [ Links ]

3. A. Tartakovskii, Quantum Dots: Optics, Electron Trans port and Future Applications (Cambridge University Press, Cambridge, 2012).         [ Links ]

4. S.M. Reimann and M. Manninen, Rev. Mod. Phys. 74 (2002) 1283.         [ Links ]

5. M. Nielsen and C.I., Quantum Computation and Quantum Information, 1st ed. (Cambridge University Press, Cambridge, 2000).         [ Links ]

6. C. Williams, Explorations in Quantum Computing (Springer-Verlag, London, 2011).         [ Links ]

7. H. Caicedo-Ortiz and E. Santiago Cortés, "Theoretical and computational research in the 21st century," (Apple Academic Press, 2014) Chap. Overview of Quantum Computation, 1st ed.         [ Links ]

8. S.N. Molotkov and S.S. Nazin, Zh. Eksp. Teor. Fiz. 110 (1996) 1439.         [ Links ]

9. D. Loss and D. DiVincenzo, Phys. Rev. A. 57 (1998) 120.         [ Links ]

10. A. I. Ekimov and A. A. Onushchenko, JETP Lett. 34 (1981) 345.         [ Links ]

11. J. Davies, The Physics of Low Dimensional Semiconductor (Cambridge University Press, Cambridge, 1988).         [ Links ]

12. M.A. Reed, Scientific American 118 (1993).         [ Links ]

13. L.P. Kouwenhoven et al., Science 278 (1997) 1788.         [ Links ]

14. V. Fock, Z.Phys. 47 (1928) 446.         [ Links ]

15. C.G. Darwin, Proc. Camb. Philos. Soc. 27 (1930).         [ Links ]

16. D. DiVincenzo, Phys. Rev. A. 51 (1995) 1015.         [ Links ]

17. R. Shankar, Principles of Quantum Mechanics (Plenum Press, New York, 1994) p. 392.         [ Links ]

18. R. Hanson et al., Phys. Rev. Lett. 94 (2005) 196802.         [ Links ]