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Dissertations / Theses on the topic 'Berry phases'
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1
Pedder, Christopher James. "Berry phases in supersymmetric quantum mechanics." Thesis, University of Cambridge, 2009. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.611287.
Full text
2
Moore, David Jeffrey. "Non-adiabatic Berry phases for periodic Hamiltonians." Thesis, University of Canterbury. Physics, 1991. http://hdl.handle.net/10092/8072.
Full textAbstract:
A method for the calculation of Berry phases for periodic, but not necessarily adiabatic, Hamiltonians is reported. This method is based on a novel factorisation of the evolution operator and is in the spirit of the theory of systems of linear differential equations with periodic coefficients.
The use of this approach in practical situations is greatly facilitated by exploiting the Fourier decomposition of the Hamiltonian. This converts the problem into an equivalent time-independent form. The solution to the problem is then expressible in terms of the eigenvectors and eigenvalues of a certain self-adjoint operator called the Floquet Hamiltonian. This operator can be calculated from the Fourier decomposition of the original Hamiltonian.
Our formalism has several calculational advantages over the other methods used in the literature. These advantages are best seen by considering standard quantum optical systems such as the semi-classical model of a two-level atom strongly irradiated by a near resonant laser beam. The utility of our formalism is not confined to systems of this type however. For example it can be used to great advantage in the study of systems with time-odd electron-phonon coupling.
Apart from its calculational utility, our formalism also has important theoretical applications. Here it is used to clarify the relationship between Berry phases and the time dependence of the Hamiltonian.
3
Manini, Nicola. "Electron-Vibron Coupling in Charged Fullerene, Berry Phases and Superconductivity." Doctoral thesis, SISSA, 1996. http://hdl.handle.net/20.500.11767/3874.
Full text
4
Louvet, Thibaud. "Phases relativistes en matière condensée." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEN025/document.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur l’étude des cristaux appelés semi-métaux relativistes dans lesquels les électrons se comportent comme des particules relativistes sans masse.Le premier exemple historique d’un tel matériau est le graphène.Dans cet assemblage planaire d’atomes de carbone, les bandes électroniques de valence et de conduction se touchent en deux points distincts du réseau réciproque: il s'agit d'un conducteur de gap nul, un semi-métal.Les électrons proches du niveau de Fermi ont une dynamique relativiste décrite par une équation de Dirac,bien que leur vitesse soit cent fois inférieure à celle de la lumière dans le vide. Des semi-métaux analogues ont récemment été identifiés :les semi-métaux de Weyl et de Dirac à 3D, et des phases plus exotiques décrites par des croisements à plus de deux bandes.Cette diversité de matériaux relativistes pose la question de leurs propriétés communes. Une première partie de la thèse présente les travaux reliés à l’étude de la stabilité de ces phases, c’est à dire du croisement de bandes électroniques. Nous avons étudié cette stabilité d’abord en la reliant à des propriétés topologiques, puis en évaluant l’effet du désordre, tel que des impuretés dans le matériau. Dans la deuxième partie, nous nous intéressons à la manifestation dans le transport de la nature relativiste de ces électrons. Dans une première étude, nous étudions la condition d’existence d’une conductivité finie exactement au croisement des bandes, due à une contribution d’états évanescents. Une deuxième étude porte sur le transport anormal sous champ magnétique dans les semi-métaux de Weyl, comme manifestation de l’anomalie chirale, propriété unique de fermions relativistesThis thesis adresses the study of crystals called relativistic semi-metals, in which electrons behave like massless relativistic particles.The first historical example of such a material is graphene.In this planar arrangement of carbon atoms, electronic valence and conduction bands touch at two distincts points in the reciprocal lattice. Thus, graphene is a zero-gap semiconductor, a semi-metal.The dynamics of electrons close to the Fermi level is relativistic, described by a Dirac equation, although their velocity is a hunder times lower than the velocity of light in vacuum. Analogous semi-metallic phases have recently been identified: 3D Weyl and Dirac semimetals, as well as more exotic phases described by crossings with more than two bands. This variety of relativistic materials raises the question of their common properties. A first part of this thesis presents work related to the study of the stability of these phases, i.e. of the electronic band crossing. We have investigated this stability first by relating it to topological properties, then by evaluating the effect of disorder, such as the presence of impurities in the material. In the second part, we focus on the manifestation of the relativistic nature of these electrons in transport. In a first study, we examine the condition of existence of a finite conductivity exactly at the band crossing, due to the contribution of evanescent states. A second study concerns the anomalous transport under a magnetic field in Weyl semi-metals, as a manifestation of the chiral anomaly, a unique property of massless relativistic fermions
5
Bamler, Robert Verfasser], Achim [Gutachter] Rosch, and Alexander [Gutachter] [Altland. "Phase-Space Berry Phases in Chiral Magnets: Skyrmion Charge, Hall Effect, and Dynamics of Magnetic Skyrmions / Robert Bamler. Gutachter: Achim Rosch ; Alexander Altland." Köln : Universitäts- und Stadtbibliothek Köln, 2016. http://d-nb.info/1113178728/34.
Full text
6
Trappe, Martin-Isbjörn [Verfasser], and Thomas [Akademischer Betreuer] Gasenzer. "Parity-Violating and Parity-Conserving Berry Phases for Hydrogen and Helium in an Atom Interferometer / Martin-Isbjörn Trappe ; Betreuer: Thomas Gasenzer." Heidelberg : Universitätsbibliothek Heidelberg, 2013. http://d-nb.info/1177147998/34.
Full text
7
Dauphin, Alexandre. "Cold atom quantum simulation of topological phases of matter." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2015. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/209076.
Full textAbstract:
L'étude des phases de la matière est d'un intérêt fondamental en physique. La théorie de Landau, qui est le "modèle standard" des transitions de phases, caractérise les phases de la matière en termes des brisures de symétrie, décrites par un paramètre d'ordre local. Cette théorie a permis la description de phénomènes remarquables tels que la condensation de Bose-Einstein, la supraconductivité et la superfluidité.Il existe cependant des phases qui échappent à la description de Landau. Il s'agit des phases quantiques topologiques. Celles-ci constituent un nouveau paradigme et sont caractérisées par un ordre global défini par un invariant topologique. Ce dernier classe les objets ou systèmes de la manière suivante: deux objets appartiennent à la même classe topologique s'il est possible de déformer continument le premier objet en le second. Cette propriété globale rend le système robuste contre des perturbations locales telles que le désordre.
Les atomes froids constituent une plateforme idéale pour simuler les phases quantiques topologiques. Depuis l'invention du laser, les progrès en physique atomique et moléculaire ont permis un contrôle de la dynamique et des états internes des atomes. La réalisation de gaz quantiques,tels que les condensats de Bose-Einstein et les gaz dégénérés de Fermi, ainsi que la réalisation de réseaux optiques à l'aide de faisceaux lasers, permettent d'étudier ces nouvelles phases de la matière et de simuler aussi la physique du solide cristallin.
Dans cette thèse, nous nous concentrons sur l'etude d'isolants topologiques avec des atomes froids. Ces derniers sont isolants de volume mais possèdent des états de surface qui sont conducteurs, protégés par un invariant topologique. Nous traitons trois sujets principaux. Le premier sujet concerne la génération dynamique d'un isolant topologique de Mott. Ici, les interactions engendrent l'isolant topologique et ce, sans champ de jauge de fond. Le second sujet concerne la détection des isolants topologiques dans les expériences d'atomes froids. Nous proposons deux méthodes complémentaires pour caractériser celles-ci. Finalement, le troisième sujet aborde des thèmes au-delà de la définition standard d'isolant topologique. Nous avons d'une part proposé un algorithme efficace pour calculer la conductivité de Berry, la contribution topologique à la conductivité transverse lorsque l'énergie de Fermi se trouve dans une bande d'énergie. D'autre part, nous avons utilisé des méthodes pour caractériser les propriétés quantiques topologiques de systèmes non-périodiques.
L'étude des isolants topologiques dans les expériences d'atomes froids est un sujet de recherche récent et en pleine expansion. Dans ce contexte, cette thèse apporte plusieurs contributions théoriques pour la simulation de systèmes quantiques sur réseau avec des atomes froids.
Doctorat en Sciences
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8
Viennot, David. "Géométrie et adiabaticité des systèmes photodynamiques quantiques." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011145.
Full textAbstract:
Les simulations des systèmes atomiques ou moléculaires en interaction avec un champ électromagnétique se heurtent à un problème majeur. Pour décrire le système photodynamique, il est nécessaire d'utiliser une très grande base, ce qui est coûteux en temps de calculs et en mémoire. Pour résoudre ce problème, nous sommes amenés à chercher des modélisations ne faisant intervenir que des sous-espaces vectoriels de faible dimension, appelés espaces actifs. Comme la dépendance temporelle d'un système photodynamique se fait à travers des paramètres à évolution lente, c'est une théorie adiabatique qui définit cet espace. L'application d'un théorème adiabatique nous apprend que le système ne peut pas sortir d'un sous-espace spectral associé à des valeurs propres isolées. La fonction d'onde est alors décrite par un relèvement horizontal qui prend place dans le fibré principal de la phase de Berry. Celle-ci ne commutant en général pas avec la phase dynamique, nous proposons une description fondée sur un fibré composite, modélisant simultanément phases géométrique et dynamique. Nous proposons une méthode de simulation de la photodynamique associée à la description géométrique et nous utilisons la notion de monopôles magnétiques virtuels pour obtenir des outils d'analyse de la dynamique. Nous étudions ensuite la théorie des opérateurs d'onde temporels, théorie fournissant une méthode d'Hamiltonien effectif. Pour coupler cette théorie avec le modèle adiabatique, nous étudions la compatibilité des deux méthodes en démontrant un théorème adiabatique pour les opérateurs d'onde. Nous nous sommes intéressés à des systèmes dynamiques simples, atomes à 2 ou 3 niveaux et molécule H2+.
9
Taillefumier, Mathieu. "Quelques mécanismes non conventionnels de l'effet Hall anormal." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00012052.
Full textAbstract:
Ce manuscrit est divisé en trois parties distinctes. les deuxpremières parties sont axées sur l'étude de quelques mécanismes
intrinsèques de l'effet Hall anormal. Nous montrons notamment que la
diffusion des porteurs de charge par des impuretés ou des défauts
donne une contribution intrinsèque non négligeable à l'effet Hall
anormal. Nous proposons ensuite une expérience, basée sur un réseau de
nanocylindres magnétiques, placé au dessus d'un gaz d'électrons
bidimensionnel, dans laquelle les contributions intrinsèques de
l'effet Hall anormal sont clairement identifiables et contrôlables.
Enfin, nous abordons le problème du mécanisme de chiralité de spin
proposé pour expliquer l'effet Hall dans le composé pyrochlore
Nd$_2$Mo$_2$O$_7$. En utilisant un modèle de gaz sur réseau ainsi
qu'une configuration magnétique non colinéaire (chirale), nous
montrons que la conductivité transverse a une dépendance complexe par
rapport à la chiralité de spin.
La dernière partie de ce manuscrit est dédiée à l'étude de quelques
propriétés des gaz d'électrons soumis à un champ magnétique
inhomogène. Après un bref rappel sur la dynamique d'électron en
présence d'un gradient de champ magnétique constant, nous abordons le
problème d'un champ magnétique périodique spatialement. En calculant
quelques états de Bloch aux points de haute symétrie, nous montrons qu'il
existe des états pour lesquels les électrons sont localisés au
voisinage des lignes de champ nul. Le calcul des courants de
probabilité montre que ces états sont porteurs de courants permanents
dont l'origine est liée aux inhomogénéités du champ magnétique au
voisinages des lignes de champ nul.
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Gouverneur, Yves. "Phase de Berry et quantification de skyrmions." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1998. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk2/tape15/PQDD_0002/MQ33663.pdf.
Full text
11
Maamache, Mustapha. "Phase de berry, angle de annay et etats coherents action angle." Nice, 1993. http://www.theses.fr/1993NICE4625.
Full textAbstract:
Ce travail de physique theorique porte sur les relations entre la phase de berry et l'angle de hannay qui sont deux notions geometriques decrivant des transports naturels en physique respectivement quantique et classique. Le but principal de ce travail a ete d'elaborer un nouveau formalisme, celui des etats quantiques action angle (generalisation des etats coherents de l'oscillateur harmonique), dans lequel le transport classique apparait comme un cas particulier du transport quantique. Cela a permis non seulement d'etablir plusieurs derivations quantiques inedites de l'angle de hannay, mais aussi d'apporter des eclairages originaux sur la relation entre la phase de berry et l'angle de hannay a travers l'introduction des notions de principe variationnel moyenne ou de minimisation de metriques sur les etats quantiques ou les trajectoires classiques. Le rapport entre la phase de berry et l'angle de hannay a egalement ete examine dans le cas des systemes grassmaniens
12
De, gail Raphaël. "Aspects topologiques des dérivés du graphène." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00987051.
Full textAbstract:
Ces dernières années, la physique de la matière condensée a connu une profonde révolution de concepts par la découverte de nombreuses phases de la matière qui ne sont pas classifiables à la Landau, c'est à dire par leur groupe de symétrie. Si les premiers travaux remontent à ceux des effets Hall quantiques (entier et fractionnaire), ce n'est que récemment, avec l'avènement du graphène et des isolants topologiques que les physiciens ont réalisé que ces phases de la matière ne nécessitent, dans l'absolu, ni champ magnétique, ni basse température, par opposition aux effets Hall quantiques précédemment cités. Ces nouveaux états de la matière sont caractérisés non pas par la géométrie du problème mais plutôt par la topologie. Ici donc, la forme précise du spectre électronique n'est pas importante, seules certaines caractéristiques, comme la présence ou l'absence d'un gap, le sont. De manière similaire à la classification de Landau des groupes de symétries, il est possible de classifier ces nouveaux systèmes par l'intermédiaire de groupes topologiques. La branche mathématique invoquée est celle de la topologie algébrique. A travers les invariants qu'elle génère, il est possible de classer les états topologiquement non-triviaux. De plus, les transitions entre des états à topologies distinctes sont aussi accessibles par cette théorie. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse s'intéressent aux effets topologiques dans la structure de bandes de matériaux bi-dimensionnels. Après une présentation du formalisme mathématique général, un premier chapitre s'intéressera à la topologie locale, c'est à dire pour une portion restreinte de la première zone de Brillouin, des points de croisements de bandes, dits points de Dirac. Un effort sera porté vers la classification de ces systèmes et des transitions associées. Le chapitre suivant mettra en lumière un moyen efficace de mesurer les effets de la topologie des électrons en deux dimensions. Il s'agit de l'étude des niveaux de Landau qui résultent de l'application d'un champ magnétique 5transverse au plan des électrons. Les points de Dirac se transmutent alors en niveaux à énergie nulle topologiquement stables, c'est à dire peu ou pas influencés par les diverses perturbations. L'étude des différents modèles justifiera la discrimination entre la physique à champ magnétique faible et celle à champ magnétique fort, faible ou fort étant très dépendant du système étudié. Enfin, dans un dernier chapitre plus prospectif on s'intéressera à la topologie globale, c'est à dire pour l'ensemble de la première zone de Brillouin. Ce type d'étude est surtout caractérisé par l'existence d'états de bords robustes. On en fera l'expérience d'une double manière. D'abord par l'étude un modèle à un électron, puis par celle d'un système en forte interaction de N électrons. A travers les différents exemples étudiés, on s'attachera à démontrer la puissance de l'outil topologique pour les problèmes de la matière condensée, phénomène qui devrait s'accentuer les prochaines années.
13
Sundaram, Ganesh. "Wave-packet dynamics in slowly perturbed crystals : gradient corrections and Berry-phase effects /." Digital version accessible at:, 2000. http://wwwlib.umi.com/cr/utexas/main.
Full text
14
Ceresoli, Davide. "Berry phase calculations of the rotational and pseudorotational g-factor in molecules and solids." Doctoral thesis, SISSA, 2002. http://hdl.handle.net/20.500.11767/4017.
Full text
15
Gomes, Sadoque Salatiel da Silva. "Quantização, estados coerentes e fases geométricas de um circuito RLC generalizado e explicitamente dependente do tempo." Universidade Federal da Paraíba, 2014. http://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/handle/tede/5766.
Full textAbstract:
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Previous issue date: 2014-06-03Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
We present an alternative quantum treatment for a generalized mesoscopic RLC circuit with time-dependent resistance, inductance and capacitance. Taking advantage of the Lewis and Riesenfeld and quadratic invariants we obtain exact nonstationary Schrödinger states for this electromagnetic oscillation system. Afterwards, we construct coherent states for the quantized RLC circuit and employ them to investigate some of the system s quantum properties, such as quantum fluctuations of the charge and the magnetic flux and the corresponding uncertainty product. In addition, we derive the geometric, dynamical and Berry phases for this nonstationary mesoscopic circuit. Finally we evaluate the dynamical and Berry phases for three special circuits. Surprisingly, we find identical expressions for the dynamical phase and the same formulae for the Berry s phase.
Apresentamos um tratamento quântico alternativo para um circuito RLC mesoscópico generalizado com resistência, indutância e capacitância dependentes do tempo. Usando o método de invariantes quânticos de Lewis e Riesenfeld e invariantes quadráticos, obtemos os estados de Scrhödinger não-estacionários para este circuito com oscilação eletromagnética. Em seguida, construímos os estados coerentes para o circuito RLC quantizado e os empregamos para investigar algumas das propriedades quânticas do sistema, tais como flutuações quânticas da carga, do fluxo magnético e o produto incerteza correspondente. Além disso, obtemos as fases geométricas, dinâmicas e de Berry para este circuito mesoscópico não estacionário. Finalmente, calculamos as fases dinâmica e de Berry para três casos particulares. Surpreendentemente, encontramos expressões idênticas para a fase dinâmica, e as mesmas expressões para a fase da Berry.
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Lopes, Mirleide Dantas. "Teorema do índice em superfícies curvas de grafeno e fases de Berry." Universidade Federal da Paraíba, 2010. http://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/handle/tede/5781.
Full textAbstract:
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Previous issue date: 2010-12-02Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
The graphene consists of a two-dimensional hexagonal structure formed only by carbon atoms. It is a peculiar molecule, because in low energy its Hamiltonian can be described by the Dirac operator and this gives it some unusual characteristics. In this work the index theorem will be applied to graphene. This allows to estimates the number of zero modes of geometric variants of graphene by means of topological features of these molecules. Finally, it is observed that the index of the Hamiltonian of this system can be described in terms of Berry phases. And so, it is investigated the possibility of doing holonomic quantum computation using the topology of such molecules.
O grafeno consiste em uma estrutura bidimensional hexagonal constituída apenas por átomos de carbono. Trata-se de uma molécula bastante peculiar, pois em baixas energias o seu hamiltoniano pode ser descrito pelo operador de Dirac e isso lhe confere características incomuns. Neste trabalho o teorema do índice será aplicado ao grafeno. Teorema que permite estimar o número de modos zero das variantes geométricas do grafeno por meio das características topológicas destas moléculas. Por fim, observa-se que o índice do hamiltoniano deste sistema pode ser descrito em termos das fases de Berry. E dessa forma, investiga-se a possibilidade de fazer computação quântica holonômica, a partir da topologia de tais moléculas.
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Yu, Hao. "Liquid Crystal Flat Optical Elements Enabled by Molecular Photopatterning with Plasmonic Metamasks." Kent State University / OhioLINK, 2020. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=kent1595196794159313.
Full text
18
Boutat, Driss. "Feuilletages isodrastiques et phase de Berry-Weinstein pour le mouvement des sous-variétés lagrangiennes : cas des surfaces symplectiques." Lyon 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LYO10147.
Full textAbstract:
Le physicien M. V. Berry a découvert, en 1983, un nouveau facteur de phase autre que la phase dynamique. Ce facteur s'appelle la phase de Berry. En 1985, B. Simon a donné une interprétation géométrique à cette phase comme étant l'holonomie d'une connexion sur un fibre hermitien. Puis, en 1988 A. Weinstein a donné une autre formulation de la phase de Berry pour les mouvements des sous variétés lagrangiennes dans une variété symplectique, plus précisément les espaces des paramètres sont des isodrastes, d'où des familles à un paramètre de hamiltonien et par conséquent, une action par un groupe de Lie abélien. Ce présent travail a pour but d'étudier les feuilletages iso drastiques de Weinstein et la phase de Weinstein en se restreignant au cas des mouvements des cercles sur une surface symplectique, il comporte cinq chapitres qui sont repartis comme suit: 1) le chapitre 0 dans lequel on rappelle les éléments de géométries symplectiques et d'analyses sur les variétés banachiques; 2) le chapitre 1 est consacré à l'étude transverse des feuilletages isodrastiques de Weinstein et dans lequel on montre que ces feuilletages sont transversalement affine; 3) les trois derniers chapitres sont réservés à l'étude des cas des surfaces symplectiques. En effet, dans le chapitre 2, on décrit les composantes connexes de l'espace c des courbes fermées et simples d'une surface et leurs types d'homotopie. Dans le chapitre 3, on montre que les feuilletages iso drastiques de Weinstein sont simples sur les composantes connexes de c, c'est à dire qu'ils sont donnés par des submersions. Dans quelques situations, ces submersions sont des fibrations produites. Enfin, dans le chapitre 4, on termine par un exemple de calcul de la phase de Weinstein pour une surface orientable quelconque en utilisant l'idée du calcul de Weinstein dans le cas du plan et de la sphère
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Augenstein, Peter Frederic [Verfasser], and Maarten [Akademischer Betreuer] DeKieviet. "Experimentelle Untersuchung geometrischer Berry-Phasen in metastabilem Helium mit einem Atomstrahl-Spinecho-Interferometer / Peter Frederic Augenstein ; Betreuer: Maarten DeKieviet." Heidelberg : Universitätsbibliothek Heidelberg, 2016. http://d-nb.info/1180616960/34.
Full text
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Augenstein, Peter [Verfasser], and Maarten [Akademischer Betreuer] DeKieviet. "Experimentelle Untersuchung geometrischer Berry-Phasen in metastabilem Helium mit einem Atomstrahl-Spinecho-Interferometer / Peter Frederic Augenstein ; Betreuer: Maarten DeKieviet." Heidelberg : Universitätsbibliothek Heidelberg, 2016. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:16-heidok-217838.
Full text
21
Gunhan, Ali Can. "Environmental Effects On Quantum Geometric Phase And Quantum Entanglement." Phd thesis, METU, 2008. http://etd.lib.metu.edu.tr/upload/3/12609450/index.pdf.
Full textAbstract:
We investigate the geometric phase (GP) acquired by the states of a spin-1/2 nucleus which is subject to a static magnetic field. This nucleus as the carrier system of GP,
is taken as coupled to a dissipative environment, so that it evolves non-unitarily. We study the effects of different characteristics of different environments on GP as nucleus
evolves in time. We showed that magnetic field strength is the primary physical parameter that determines the stability of GPits stability decreases as the magnetic field strength increases. (By decrease in stability what we mean is the increase in the time rate of change of GP.) We showed that this decrease can be very rapid, and so it could be impossible to make use of it as a quantum logic gate in quantum information theory (QIT). To see if these behaviors differ in different environments, we analyze the same system for a fixed temperature environment which is under the influence of an electromagnetic field in a squeezed state. We find that the general dependence of GP on magnetic field does not change, but this time the effects are smoother. Namely, increase in magnetic field decreases the stability of GP also for in this environment
but this decrease is slower in comparison with the former case, and furthermore it occurs gradually. As a second problem we examine the entanglement of two atoms, which can be used as a two-qubit system in QIT. The entanglement is induced by an external quantum system. Both two-level atoms are coupled to a third two-level system by dipole-dipole interaction. The two atoms are assumed to be in ordinary vacuum and the third system is taken as influenced by a certain environment. We examined different types of environments. We show that the steady-state bipartite entanglement can be achieved in case the environment is a strongly fluctuating, that is a squeezed-vacuum, while it is not possible for a thermalized environment.
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Wang, Mengfei Wang. "Photo-alignment of orientationally patterned surface for disclination generation and optical applications." Kent State University / OhioLINK, 2018. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=kent153273906099599.
Full text
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Carvalho, Neto Osvaldo Fernandes. "Fases Geométricas e suas relações com a Teoria de Fibrados e Representação de Grupos." Universidade Federal da Paraíba, 2008. http://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/handle/tede/7394.
Full textAbstract:
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Previous issue date: 2008-12-19Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
We present the own mathematic formalism to, first of all, study the holonomy interpretations of the adiabatic geometric phase presented by Berry-Simon and Aharanov-Anadan and, after this, the similirities found with the theory of representation groups, particularly, with the Borel-Weil-Bott theorem. These relations are made through classification of complex bundle line, and these results are used to introduce a cranked Hamiltonian. In general, we also show that the parameter space is a flag manifold or a submanifold of her and present a topologic argument of this space that indicates the relation between the structure Riemannian and the Berry s connection.
Apresentamos o formalismo matemático próprio para, primeiramente, estudarmos as interpretações holonômicas da fase geométrica adiabática apresentadas por Berry-Simon e Aharanov-Anadan e, em seguida, as similaridades encontradas com a Teoria de Representações de Grupos, em particular, com o teorema de Borel-Weil-Bott. Estas relações são feitas via classificação de fibrados linha complexos, e esses resultados são usados para introduzir um procedimento que trata a não-adiabaticidade e a adiabaticidade da fase de Berry por meio de uma modificação na hamiltoniana. Mostramos, também, que em geral, o espaço de parâmetros é uma variedade de bandeira ou uma subvariedade dela e apresentamos um argumento topológico desse espaço, que indica a relação entre a estrutura Riemanniana e a conexão de Berry.
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Al-Saidi, Wissam Abdo. "Topics in the Theory of Small Josephson Junctions and Layered Superconductors." The Ohio State University, 2003. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1052148427.
Full text
25
Sawant, Rajath Ravindra. "Métasurface à gradient de phase diélectrique pour les applications d'optique classique et quantique." Thesis, Université Côte d'Azur, 2020. http://www.theses.fr/2020COAZ4096.
Full textAbstract:
Ces dernières années, les diverses fonctionnalités optiques démontrées à l'aide de métasurfaces ont attiré une attention considérable. Les métasurfaces étant des composants optiques diffractifs, présentent une plus grande flexibilité. Ces dispositifs sont notamment plus compacts, plus légers et plus fonctionnels par rapport aux composants optiques réfractifs. Cependant, en termes d'efficacité, les composants réfractifs fonctionnent mieux et il est donc nécessaire d‘optimiser les performances des métasurfaces pour assurer leur utilisation et implémentation dans des dispositifs optiques. Compte tenu de cela, nous concevons des dispositifs optiques hybrides pour combiner les avantages des deux composants. Tout d'abord, il est démontré comment la dispersion d'un élément optique simple tel qu'un prisme peut être atténuée à l'aide d'une métasurface. En utilisant des métasurfaces à gradient de phase, les vecteurs d'onde sortants peuvent être contrôlés à l’aide de la dispersion diffractive de la métasurface. Nous avons réalisé des métasurfaces avec gradients de phase relativement petits afin de démontrer expérimentalement l’effet d’atténuation de la dispersion du prisme. Étendant le même principe aux optiques focalisantes, nous avons également conçue des métasurfaces pour corriger les aberrations chromatiques dans la plage de longueurs d'onde de 550 à 800 nm. De plus, il est montré qu'une aberration monochromatique telle qu'une aberration sphérique peut également être corrigée en ajoutant au front d’onde sortant un gradient de phase approprié à l’aide de métasurfaces. Nous montrons également des résultats théoriques et expérimentaux sur la realization de métasurface de grande surface, incluant les caractérisations expérimentales completes, pour démontrer la correction d'aberration d’une lentille disponible dans le commerce. Ces résultats sont très prometteurs notamment pour leurs utilisations dans des systèmes d'imagerie compacts.Ayant démontré le potentiel des métasurfaces pour l'optique classique, nous nous sommes ensuite intéressé à leur utilization pour des applications en optique quantique. L'expérience de Hong Ou Mandel, qui est l'une des expériences de base de l'optique quantique, démontre l'interférence quantique. Ici, nous proposons de modifier la configuration d'origine en remplaçant le séparateur de faisceau par une métasurface à gradient de phase. Une nouvelle métasurface est conçue à cet effet, appelée «métasurface à double gradients», qui confère des fonctionnalités supplémentaires ainsi que la fonctionnalité de séparateur de faisceau sur des états de polarisations mixtes. La nanofabrication de la métasurface est optimisée pour réaliser une transmission 50/50 dans les deux ordres diffractés pour imiter un séparateur de faisceau. Le contrôle supérieur qu'offrent les métasurfaces sur la phase, la polarisation et l'amplitude de la lumière peut être tout à fait bénéfique pour manipuler les états quantiques de la lumière. Nous résultats permettent d’entrevoir des applications intéressantes pour les technologies quantiquesIn recent years, various optical functionalities have been demonstrated using metasurfaces which have attracted tremendous attention. Metasurfaces being diffractive optical components, show greater flexibility, including compactness, lightweight, arbitrary wavefront addressing capabilities exceeding those of refractive optical components. However, in terms of efficiency refractive components perform better and further optimization is required for metasurfaces in this direction. Considering this, here we design hybrid optical devices to combine the advantages of both the components. First, it is demonstrated how the dispersion of a simple optical element such as a prism can be mitigated using a metasurface. By employing phase gradient metasurfaces, the outgoing wavevectors can be controlled and hence the diffractive dispersion of metasurface. Utilizing this property, metasurfaces with relatively small phase gradients are designed and prism dispersion mitigation is experimentally demonstrated. Extending the same principle to lenses, metasurface to correct for lens chromatic aberration is designed in the wavelength range of 550-800nm. Also, it is shown that monochromatic aberration such as spherical aberration can also be corrected by designing an appropriate phase gradient for the metasurface. Analytical calculations, large area metasurface fabrication and comprehensive experimental characterization are done to demonstrate aberration correction of commercially available lenses. These developments are promising for future compact imaging systems. Realizing the potential of metasurfaces in classical optics, they are also used for Quantum optics applications. However, only a few works have been done in this direction. Hong Ou Mandel experiment, which is one of the basic experiments of Quantum optics, demonstrates quantum interference. Here, we propose to modify the original setup by replacing the beam splitter with a phase gradient metasurface. A novel metasurface is designed for this purpose called ‘Dual Gradient Metasurface’ which imparts additional functionality along with the beam splitter functionality. The nanofabrication of the metasurface is optimized to realize 50/50 transmission in the two diffracted orders to imitate a beam splitter. The superior control that metasurfaces offer over the phase, polarization and amplitude of light can be quite beneficial for manipulating the quantum states of light. This opens doors for harnessing the potential of metasurface for quantum technologies
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Oliveira, Neto Vivaldo Lopes. "Structural properties of nanoscopic ring systems and their optical response." Universidade Federal de São Carlos, 2016. https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/8131.
Full textAbstract:
Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2016-10-14T12:48:52Z
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Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-21T13:10:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseVLON.pdf: 12327358 bytes, checksum: 6fe55d85e4aff3ba5318f9671501f27c (MD5)
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
In this thesis, the electronic and structural properties of nanostructured systems were studied aiming to get a realistic model for quantum rings, potentially adaptable for quantum dots. To attain these goals, several studies supported by experimental results were carried out that allowed the introduction to the building blocks for the theoretical models such as: the envelope function approach within the k.p approximation in quantum wells, and quantum ring/dot with perpendicular magnetic field and without spin-orbit interaction. In these models, the effects of size, strain and localization were subsequently introduced to understand the ring formation process and their effects in the photoluminescence and magneto-photoluminescence. The experimental results of atomic force microscopy indicated the importance of structural properties and the types of asymmetries possibly found in quantum rings after the growth process. The understanding of these effects and the evidence of the anisotropy in a preferential direction of the ring helped building more realistic models for the potential profiles. Various systems were then studied with success. They also included a controllably magnetic field (both in magnitude and orientation), beside the geometric deformation, making the ring ellipsoidal, and taking into account the spin-orbit interaction. The most realistic model was used to analyze the Berry phase generation and the relative weight of the contribution of each term of the Hamiltonian.
Nesta tese de doutorado, as propriedades eletrônicas e estruturais de sistemas nano estruturados foram estudadas visando a obtenção de um modelo realístico para anéis quânticos potencialmente adaptáveis a pontos quânticos. Para alcançar este objetivo, foram feitos alguns estudos, apoiados por resultados experimentais, que permitiram a construção passo a passo do modelo teórico, como: aproximação da função envelope na representação k.p em poços quânticos e anéis/pontos quânticos com campo magnético perpendicular e sem interação spin-órbita. Nestes modelos, os efeitos do tamanho, tensão e localização foram introduzidos subsequentemente para entender o processo de formação do anel e os resultados apresentados na fotoluminescência e na magneto-luminescência. O resultado experimental da microscopia de força atômica nos levou a analisar a importância das propriedades estruturais e os tipos possíveis de assimetria encontrados em anéis quânticos devido ao processo de crescimento. O entendimento desses efeitos e a evidência de anisotropia em uma direção preferencial do anel ajudou na construção de modelos mais realísticos para os perfis de potencial. Deste modo, vários sistemas foram estudados com sucesso. Eles também possuíam um campo magnético controlável (ambas, magnitude e orientação), além da deformação geométrica, que torna o anel elipsoidal, e a interação spin-órbita. O modelo mais realístico foi usado para analisar a geração da fase de Berry e o peso da contribuição de cada termo do Hamiltoniano.
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Garcia, Gabriel Queiroz. "Fases geométricas para quasipartículas em grafeno na presença de deslocações." Universidade Federal da Paraíba, 2013. http://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/handle/tede/9556.
Full textAbstract:
Submitted by Vasti Diniz (vastijpa@hotmail.com) on 2017-09-18T14:16:14Z
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Recently, Mesaros, Sadri and Zaanen investigated the rise of Berry phases in the dynamics of quasiparticle in graphene with edge dislocation. In opposition with disclinations, dislocations require only finites energies to be created so that is virtually impossible to prepare one crystal, which doesn't have dislocations. Mesaros, Sadri e Zaanen used the theory of classic elasticity, to introduce informations due deslocations, in the Hamiltonian of particle and also used tigth-binding method to describe the system. They obtained that dynamics particle acquires one Berry phase and which this phase can be used at applications in quantic computation. In this work, we use the Katanev and Volovich geometric theory of defects to introduce dislocations in the graphene's sheet. We obtain the metric which descibe edge dislocations. We obtain the Hamiltonian which descibe the dynamic of quasiparticle in the graphene at curved space-time with torsion. Write the Dirac equation to this system and investigate the rise of Berry phase in this system. We show that Berry phase obtained to our system depends of intensity of Burgers vector.
Recentemente, Mesaros, Sadri e Zaanen investigaram o aparecimento de fases de Berry na dinamica de quasiparticulas em grafeno com deslocagoes tipo edge. Em contraste com desclinagoes, as deslocagoes requerem apenas energias finitas para serem criadas, de modo que é virtualmente impossivel preparar um cristal que nao contem deslocagoes. Mesaros, Sadri e Zaanen usaram a teoria da elasticidade classica, para introduzir as informagoes devido a deslocacao, no hamiltoniano da particula e usaram metodo tight-binding numa aproximagao de continuo para descrever o sistema. Eles obtiveram que a dinamica da particula adquire uma fase de Berry e que esta fase pode ser usadas para aplicagoes em computagao quantica. Neste trabalho, usamos a teoria geometrica de defeitos de Katanaev e Volovich para introduzir deslocagoes em uma folha de grafeno em uma aproximagao de continuo. Obtemos a metrica que descreve uma deslocagao tipo edge. Obtemos o hamiltoniano que descreve a dinamica das quasiparticulas no grafeno neste espago curvo com torgao. Escrevemos a equagao de Dirac para esse sistemas e investigamos o aparecimento de fases de Berry neste sistema. Mostramos que a fase geometrica obtida para o nosso sistema depende da intensidade do vetor de Burgers.
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Runyon, Matthew. "Experimental Design and Implementation of Two Dimensional Transformations of Light in Waveguides and Polarization." Thesis, Université d'Ottawa / University of Ottawa, 2017. http://hdl.handle.net/10393/36881.
Full textAbstract:
Photonics, the technological field that encompasses all aspects of light, has been rapidly growing and increasingly useful in uncovering fundamental truths about nature. It has helped detect gravitational waves, allowed for a direct measurement of the quantum wave function, and has helped realize the coldest temperatures in the universe. But photonics has also had an enormous impact on day-to-day life as well; it has enabled high capacity and/or high speed telecommunication, offered cancer treatment solutions, and has completely revolutionized display and scanning technology. All of these discoveries and applications have required a superb understanding of light, but also a high degree of control over the sometimes abstract properties of light.
The work contained in this thesis explores two novel means of controlling and manipulating two different abstract properties of light. In Part I, the property under investigation is the polarization state of light – a property that is paramount to all light-matter interactions, and even some light-light interactions such as interference. Here, a liquid crystal on silicon spatial light modulator (LCOS-SLM)’s capabilities in manipulating the polarization state of light is theoretically examined and experimentally exploited, tested, and reported on. It is found through experimentation that, for an appropriate range of beam sizes and input polarizations, a single LCOS-SLM can be used to produce any light field with an arbitrary, spatially varying polarization profile. In Part II, the property under investigation loosely corresponds to light’s spatial degree of freedom – how light can move from one spot in space to another in a non-trivial manner. Here, control over light’s position through a waveguide array through the use of quantum geometric phase is theoretically examined, simulated, and experimentally designed. It is found through simulation that a threewaveguide array is capable of implementing two dimensional unitary transformations. The common theme between Part I and Part II is manipulating these properties of light to realize classes of general transformations. Moreover, if the light field is treated as a quantum state in the basis of either property under investigation, a two dimensional computational basis ensues. This is precisely the right cardinality for applications in quantum information.
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Pavlovic, Goran. "Exciton-polaritons in low dimensional structures." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00632151.
Full textAbstract:
Some special features of polaritons, quasi-particles being normal modes of system of excitons interacting with photons in so called strong coupling regime, are theoretically and numerically analyze in low dimensional systems. In Chapter 1 is given a brief overview of 0D, 1D and 2D semiconductor structures with a general introduction to the polariton field. Chapter 2 is devoted to micro / nano wires. The so called whispering gallery modes are studied in the general case of an anisotropic systems as well as polariton formation in ZnO wires. Theoretical model is compared with an experiment. In the Chapter 3 Josephson type dynamics with Bose-Einstein condensates of polaritons is analyzed taking into account pseudospin degree of freedom. Chapter 4 start with an introduction to Aharonov-Bohm effect, as the best known represent of geometrical phases. An another geometrical phase - Berry phase, occurring for a wide class of systems performing adiabatic motion on a closed ring, is main subject of this section. We considered one proposition for an exciton polariton ring interferometer based on Berry phase effect. Chapter 5 concerns one 0D system : strongly coupled quantum dot exciton to cavity photon. We have discussed possibility of obtaining entangled states from a quantum dot embedded in a photonic crystal in polariton regime.
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Jamali, Afsoon Jamali. "LARGE AREA TUNABLE LIQUID CRYSTAL LENS." Kent State University / OhioLINK, 2018. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=kent1541671894328594.
Full text
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Delplace, Pierre. "Etats de bord et cônes de Dirac dans des cristaux bidimensionnels." Paris 11, 2010. http://www.theses.fr/2010PA112354.
Full textAbstract:
Cette thèse en physique constitue une étude théorique des états de bord dans des cristaux bidimensionnels qui exhibent deux cônes de Dirac (dégénérés en spin) dans leur relation de dispersion. Les deux systèmes considérés sont le graphène d'une part, et le réseau carré traversé d'un demi quantum de flux magnétique d'autre part. L'accent est mis sur la description analytique des niveaux d'énergie dispersifs sous fort champ magnétique (régime de l'effet Hall quantique), à l'approche du bord. Selon la géométrie du réseau cristallin et la forme du bord considéré, différents types de couplage sont induits sur les composantes de la fonction d'onde, donnant lieu à des structures d'états de bord différentes mais qui peuvent néanmoins être décrites de façon communes. En l'absence de champ magnétique, des états de bord peuvent également exister dans ces systèmes, mais ceux-ci ont une origine différente et leur existence même dépend de la nature des bords. Dans le cas du graphène, on montre comment comprendre l'existence de tels états en terme d'une phase de Berry particulière, appelée phase de Zak. Cette approche permet entre autre de comprendre comment manipuler ces états de bord en induisant une transition topologique de la phase de Zak à partir des paramètres de volume. Un autre type de transition topologique est également étudié. Il s'agit de la fusion des cônes de Dirac dans le réseau carré à demi flux. On montre que le mécanisme donnant lieu à ce phénomène est totalement différent de celui connu dans le graphène, et que le voisinage de la transition peut toutefois être décrit avec le même Hamiltonien effectif. Une partie plus courte traite de la localisation faible sur un cylindre désordonné en présence d'interactions électroniques. Le but de cette étude est d'illustrer le rôle de la géométrie sur les mécanismes de décohérence dus aux interactions électron-électron dans les systèmes diffusifs. Les harmoniques de la correction de localisation faible alors calculées mettent en évidence différents régimes qui permettent de sonder les différentes échelles de longueur caractérisant la décohérence. Ces longueurs révèlent la sensibilité des processus cohérents à la géométrie, et sont caractérisées par des lois de puissance en température spécifiquesThis thesis in physics constitutes a theoretical study of the edge states in bi-dimensional crystals which exhibit two Dirac cones (spin degenerated) in their dispersion relation. The two systems considered are graphene and the square lattice with half a magnetic quantum flux per plaquette. The analytical description of the dispersive energy levels in a high magnetic field (quantum Hall effect regime) due to the presence of edges is highlighted. According to the geometry of the crystal lattice and the shape of the edge, different kinds of coupling are induced between the components of the wave function. This gives rise to various structures of edge sates which however can be described in a common way. Without any magnetic field, some edge states can also exist in these systems, but they have a different origin and their existence itself depends on the shape of the edge. In the case of graphene, we show how to connect the existence of these edge states with a particular type of Berry phase, the so-called Zak phase. This approach allows, for instance, to understand how to manipulate these edge states by tuning the bulk parameters, what involves a topological transition of the Zak phase. Another type of topological transition has also been studied. It consists in the merging of the Dirac cones in the square lattice with half a quantum flux. We show that the mechanism leading to such a phenomena strongly differs from the one known in graphene, and that the physics around the transition can however be described within the same effective Hamiltonian. A shorter second part deals with the weak localization on a disordered cylinder with electronic interactions. The aim of this study is to illustrate the role of the geometry in the decoherence mechanisms due to electron-electron interactions in diffusive systems. The harmonics of the weak localization correction calculated reveal different regimes which probe the different length scales characterizing the decoherence. These lengths underline the sensibility of coherent processes to the geometry and are characterized by specified power laws in temperature
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Cheneau, Marc. "Transition BKT et potentiels géométriques dans le gaz de Bose bidimensionnel." Paris 6, 2009. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00556002.
Full textAbstract:
Le travail de thèse exposé dans ce manuscrit porte sur le gaz de Bose bidimensionnel. La première partie présente l'observation de la transition de Berezinskii--Kosterlitz--Thouless dans un gaz de rubidium 87 ultra-froid, confiné dans un piège mixte magnétique et optique. La localisation précise du point critique et la confrontation des données expérimentales à un modèle théorique permettent de clarifier le rôle de l'excitation résiduelle du mouvement axial et l'influence du potentiel de confinement transverse. La deuxième partie décrit le nouveau montage expérimental, sur lequel les prochaines expériences auront lieu. Les premières observations réalisées sur celui-ci concernent l'expansion libre à deux dimensions d'un gaz de rubidium 87 bidimensionnel. Cette expansion se caractérise par une invariance d'échelle, qui révèle la nature des interactions entre atomes. La troisième partie illustre l'utilisation de potentiels géométriques dans un gaz neutre ultra-froid afin de simuler l'action d'un champ magnétique sur des particules chargées. Ces potentiels, associés à la notion de phase de Berry, peuvent être générés par couplage des atomes à un champ laser. Une proposition de réalisation expérimentale devant conduire à la nucléation de vortex est détaillée.
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Glazar, Nikolaus. "Micropatterned Photoalignment for Wavefront Controlled Switchable Optical Devices." Kent State University / OhioLINK, 2016. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=kent1460650961.
Full text
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Quddusi, Hajrah. "Role of internal degrees of freedom in the quantum tunneling of the magnetization in single-molecule magnets." Doctoral diss., University of Central Florida, 2012. http://digital.library.ucf.edu/cdm/ref/collection/ETD/id/5442.
Full textAbstract:
The prominent features of single molecule magnets (SMMs), such as the quantum tunneling of the magnetization (QTM), are conventionally understood through the giant spin approximation (GSA) which considers the molecule as a single rigid spin. This model often requires the inclusion of high order anisotropy terms in the Hamiltonian, a manifestation of admixing of low lying excited states that can be more naturally understood by employing a multi-spin (MS) description i.e. considering the individual spins and the interactions between ions within the molecule. However, solving the MS Hamiltonian for high nuclearity molecules is not feasible due to the enormous dimensions of the associated Hilbert space that put it beyond the capability of existing computational resources. In contrast, low nuclearity systems permit the complete diagonalization of the MS Hamiltonian required to sample the effect of internal degrees of freedom, such as exchange interactions and single ion anisotropies, on the QTM. This dissertation focuses on the study of low nuclearity SMMs in view of understanding these subtle quantum effects. To accomplish this, we have developed a series of magnetic characterization techniques, such as integrated microchip sensors resulting from the combination of two dimensional electron gas (2DEG) Hall-Effect magnetometers and microstrip resonators, capable of performing measurements of magnetization and EPR spectroscopy simultaneously. The thesis bases on a comparative study of two low nuclearity SMMs with identical magnetic cores (Mn4 dicubane) but differing ligands. Notably, one of these SMMs lacked solvent molecules for crystallization; a characteristic that gives rise to extremely sharp resonances in the magnetization loops and whose basic QTM behavior can be well explained with the GSA. On the contrary, the second SMM exhibited mixed energy levels, making a MS description necessary to explain the observations. We have also examined the role of internal degrees of freedom on more subtle QTM phenomena, leading to the explanation of asymmetric Berry-phase interference patterns observed in a Mn4 SMM in terms of a competition between different intermolecular magnetic interactions, i.e. non-collinear zero-field splitting tensors and intramolecular dipolar interactions, resulting in astonishing manifestations of the structural molecular symmetry on the quantum dynamics of the molecular spin.Ph.D.
Doctorate
Physics
Sciences
Physics
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Yousefzadeh, Comrun. "TUNABLE LIQUID CRYSTAL BEAM STEERING DEVICE BASED ON PANCHARATNAM PHASE IN FRINGE FIELD SWITCHING MODE." Kent State University / OhioLINK, 2021. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=kent1627049349857564.
Full text
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Gonzalez, Gabriel. "ELECTRON TRANSPORT IN SINGLE MOLECULE MAGNET TRANSISTORS AND OPTICAL LAMBDA TRANSITIONS IN THE NITROGEN-VACANCY CENTER IN DIAMON." Doctoral diss., University of Central Florida, 2009. http://digital.library.ucf.edu/cdm/ref/collection/ETD/id/2976.
Full textAbstract:
This thesis presents some theoretical studies dealing with quantum interference effects in electron transport through single molecule magnet transistors and a study on optical non-conserving spin transitions in the Nitrogen-vacancy center in diamond. The thesis starts with a brief general introduction to the physics of quantum transport through single electron transistors. Afterwards, the main body of the thesis is divided into three studies: (i) In chapter (2) we describe the properties of single molecule magnets and the Berry phase interference present in this nanomagnets. We then propose a way to detect quantum interference experimentally in the current of a single molecule magnet transistor using polarized leads. We apply our theoretical results to the newly synthesized nanomagnet Ni4. (ii) In chapter (3) we review the Kondo effect and present a microscopic derivation of the Kondo Hamiltonian suitable for full and half integer spin nanomagnets. We then calculate the conductance of the single molecule magnet transistor in the presence of the Kondo effect for Ni4 and show how the Berry phase interference becomes temperature dependent. (iii) We conclude in chapter (4) with a theoretical study of the single Nitrogen vacancy defect center in diamond. We show that it is possible to have spin non-conserving transitions via the hyperfine interaction and propose a way to write and read quantum information using circularly polarized light by means of optical Lambda transitions in this solid state system.Ph.D.
Department of Physics
Sciences
Physics PhD
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Abdalla, Leonardo Batoni. "Propriedades eletrônicas dos isolantes topológicos." Universidade de São Paulo, 2015. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-17072015-140214/.
Full textAbstract:
Na busca de um melhor entendimento das propriedades eletrônicas e magnéticas dos isolantes topológicos nos deparamos com uma das suas caraterísticas mais marcantes, a existência de estados de superfície metálicos com textura helicoidal de spin os quais são protegidos de impurezas não magnéticas. Na superfície estes canais de spin possuem um potencial enorme para aplicações em dispositivos spintrônicos. Muito há para se fazer e o tratamento via cálculos de primeiros princípios por simulações permite um caráter preditivo que corrobora na elucidação de fenômenos físicos via análises experimentais. Nesse trabalho analisamos as propriedades eletrônicas de isolantes topológicos tais como: (Bi,Sb)$_2$(Te,Se)$_3$, Germaneno e Germaneno funcionalizado. Cálculos baseados em DFT evidenciam a importância das separações entre as camadas de Van der Waals nos materiais Bi$_2$Se$_3$ e Bi$_2$Te$_3$. Mostramos que devido a falhas de empilhamento, pequenas oscilações no eixo de QLs (\\textit{Quintuple Layers}) podem gerar um desacoplamento dos cones de Dirac, além de criar estados metálicos na fase \\textit{bulk} de Bi$_2$Te$_3$. Em se tratando do Bi$_2$Se$_3$ um estudo sistemático dos efeitos de impurezas de metais de transição foi realizado. Observamos que há quebra de degenerescência do cone de Dirac se houver magnetização em quaisquer dos eixos. Além disso se a magnetização permanecer no plano, além de uma pequena quebra de degenerescência, há um deslocamento do mesmo para outro ponto da rede recíproca. No entanto, se a magnetização apontar para fora do plano a quebra ocorre no próprio ponto $\\Gamma$, porém de maneira mais intensa. Importante enfatizar que além de mapear os sítios com suas orientações magnéticas de menor energia observamos que a quebra da degenerescência está diretamente relacionada com a geometria local da impureza. Isso proporciona imagens de STM distintas para cada sítio possível, permitindo que um experimental localize cada situação no laboratório. Estudamos ainda a transição topológica na liga (Bi$_x$Sb$_{1-x}$)$_2$Se$_3$, onde identificamos um isolante trivial e topológico para $x=0$ e $x=1$. Apesar de óbvia a existência de tal transição, detalhes importantes ainda não estão esclarecidos. Concluímos que a dopagem com impurezas não magnéticas proporciona uma boa técnica para manipulação e engenharia de cone nesta família de materiais, de forma que dependendo da faixa de dopagem podemos eliminar a condutividade que advém do \\textit{bulk}. Finalmente estudamos superfícies de Germaneno e Germaneno funcionalizado com halogênios. Usando uma funcionalização assimétrica e com a avalição do invariante topológico $Z_2$ notamos que o material Ge-I-H é um isolante topológico podendo ser aplicado na elaboração de dispositivos baseados em spin.In the search of a better understanding of the electronic and magnetic properties of topological insulators we are faced with one of its most striking features, the existence of metallic surface states with helical spin texture which are protected from non-magnetic impurities. On the surface these spin channels allows a huge potential for applications in spintronic devices. There is much to do and treating calculations via \\textit{Ab initio} simulations allows us a predictive character that corroborates the elucidation of physical phenomena through experimental analysis. In this work we analyze the electronic properties of topological insulators such as: (Bi, Sb)$_2$(Te, Se)$_3$, Germanene and functionalized Germanene. Calculations based on DFT show the importance of the separation from interlayers of Van der Waals in materials like Bi$_2$Se$_3$ and Bi$_2$Te$_3$. We show that due to stacking faults, small oscillations in the QLs axis (\\textit{Quintuple Layers}) can generate a decoupling of the Dirac cones and create metal states in the bulk phase Bi$_2$Te$_3$. Regarding the Bi$_2$Se$_3$ a systematic study of the effects of transition metal impurities was performed. We observed that there is a degeneracy lift of the Dirac cone if there is any magnetization on any axis. If the magnetization remains in plane, we observe a small shift to another reciprocal lattice point. However, if the magnetization is pointing out of the plane a lifting in energy occurs at the very $ \\Gamma $ point, but in a more intense way. It is important to emphasize that in addition to mapping the sites with their magnetic orientations of lower energy we saw that the lifting in energy is directly related to the local geometry of the impurity. This provides distinct STM images for each possible site, allowing an experimental to locate each situation in the laboratory. We also studied the topological transition in the alloy (Bi$_x$Sb$_{1-x}$)$_ 2$Se$_3$, where we identify a trivial and topological insulator for $x = 0$ and $x = 1$. Despite the obvious existence of such a transition, important details remain unclear. We conclude that doping with non-magnetic impurities provides a good technique for handling and cone engineering this family of materials so that depending on the range of doping we can eliminate conductivity channels coming from the bulk. Finally we studied a Germanene and functionalized Germanene with halogens. Using an asymmetrical functionalization and with the topological invariant $Z_2$ we noted that the Ge-I-H system is a topological insulator that could be applied in the development of spin-based devices.
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Schaeffer, David. "La pompe à paire de Cooper : un read-out pour le Qubit Josephson." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011227.
Full textAbstract:
La double île supraconductrice, composée de trois jonctions Josephson en série, est un circuit pouvantse comporter comme un système à deux niveaux. Les énergies des états quantiques macroscopiques sont
contrôlées par deux tensions de grille et par une tension de polarisation VB.
Le transfert d'une paire de Cooper à travers le circuit dissipe dans l'environnement électromagnétique
une quantité d'énergie 2eVB, correspondant à la polarisation en tension. Les propriétés de transport
à travers ce dispositif, en absence de quasiparticules résiduelles, font apparaître la compétition entre le
couplage des états dégénérés de la double île et le taux de relaxation en fonction de la tension de
polarisation. Tant que la relaxation est le facteur limitant, le courant est uniquement déterminé par la
relaxation, conduisant au régime quantique. Par contre, si le couplage devient le facteur limitant (ou
si la relaxation domine), la dynamique change et le courant paradoxalement diminue, menant au
régime Zéno. Aux tensions suffisamment basses, le supercourant est identifié à travers les trois jonctions
en série.
Dans ce travail, il s'agit aussi de comprendre l'effet d'un cycle d'évolution adiabatique, réalisé par
l'application des deux tensions de grille alternatives de même fréquence et d'amplitude en quadrature de
phase, produisant un courant de pompage à travers le circuit. Cette thèse présente dans quelle mesure
le pompage adiabatique peut être exploité pour "lire" l'état du système. Le courant de pompage est, en
effet, sensible à l'occupation de l'état quantique, la charge pompée dans l'état fondamental et dans le
premier état excité étant de signe opposé.
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Radmanesh, Seyed Mohammad Ali. "Ultra-low Temperature Properties of Correlated Materials." ScholarWorks@UNO, 2018. https://scholarworks.uno.edu/td/2511.
Full textAbstract:
Abstract
After the discovery of topological insulators (TIs), it has come to be widely recognized that topological states of matter can actually be widespread. In this sense, TIs have established a new paradigm about topological materials. Recent years have seen a surge of interest in topological semimetals, which embody two different ways of generalizing the effectively massless electrons to bulk materials. Dirac and, particularly, Weyl semimetals should support several transport and optical phenomena that are still being sought in experiments. A number of promising experimental results indicate superconductivity in members of half-Hesuler semimetals which realize the mixing singlet and triplet pairing symmetry. We now turn to results we got through the work on topological semimetals. This work presents quantum high field transports on Dirac and Weyl topological semimetals including Sr1-yMn1-zSb2 (y, z < 0.1), YbMnBi2 and TaP. In case of Sr1-yMn1-zSb2 (y, z < 0.1), massless relativistic fermion was reported with m* = 0.04-0.05m0. This material presented a ferromagnetic order for in 304 K < T < 565 K, but a canted antiferromagnetic order with a net ferromagnetic component for T < 304 K. These are considered striking features of Dirac fermions For YbMnBi2, we reported the unusual interlayer quantum transport behavior in magnetoresistivity, resulting from the zeroth LL mode observed in this time reversal symmetry breaking type II Weyl semimetal. Also, for Weyl semimetal TaP the measurements probed multiple Fermi pockets, from which nontrivial π Berry phase and Zeeman splitting were extracted. Our ultra-low penetration depth measurements on half-Heuslers YPdBi and TbPdBi revealed a power- law behavior with n= 2.76 ± 0.04 for YPdBi samples and n=2.6 ± 0.3 for TbPdBi sample. We may conclude the exponent n > 2 implies nodless superconducting gap in our samples. Also, we found that despite the increase in magnetic correlations from YPdBi to TbPdBi, superconductivity remains robust in both systems which indicates that AF fluctuations do not play a major role in superconducting mechanism.
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Labeguerie, Pierre. "Modélisation du champ électrique interne d'un solide:application à la détermination des propriétés dérivées de la polarisation. Calcul du spectre de phonon." Phd thesis, Université de Pau et des Pays de l'Adour, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00264922.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est la modélisation du champ électrique interne dans les solides cristallins et l'étude des propriétés qui lui sont dérivées (polarisation spontanée, piézoélectricité, charges dynamiques de Born,...). L'effet de la contrainte imposée aux différents systèmes pour le calcul des constantes piézoélectrique, a été utilisé pour la détermination du jeu complet des constantes élastiques de la plupart des systèmes considérés dans ce mémoire. L'analyse du comportement dynamique par l'étude du spectre de phonons au centre de la zone de Brillouin d'une part, et le calcul spécifique des fréquences anharmoniques de vibration du groupement hydroxyle d'hydroxydes alcalins ou alcalino-terreux, d'autre part, complète ce travail. De nos jours, les méthodes de type ab initio se révèlent de plus en plus comme étant un outil de choix pour interpréter à l'échelle microscopique les observations expérimentales et guider efficacement le choix des expérimentateurs. La modélisation ab initio des propriétés dérivées de la polarisation grâce à la théorie dite « moderne » de la polarisation due à King-Smith, Vanderbilt et Resta1, utilisant de façon explicite la théorie de la phase de Berry, permet à présent d'évaluer des propriétés telles que la piézoélectricité et la polarisation spontanée. L'un des premiers objectifs de ma thèse est l'étude de ce type de propriétés sur un matériau isotype du quartz : le phosphate d'aluminium AlPO4 (berlinite). En effet, la recherche de nouveaux matériaux visant à dépasser les limites du quartz, notamment comme générateur d'ultrasons ou encore des matériaux acousto-électronique pour la réalisation de certains filtres électroniques à grande largeur de bande, a récemment connu un regain d'intérêt. L'une des pistes explorée est celle des matériaux à structure cristalline identique au quartz, mais dans lequel le silicium est substitué par d'autres atomes, comme par exemple l'atome d'aluminium pour la berlinite. Pour la première fois à notre connaissance, une étude systématique au niveau ab initio permettant de déterminer les conditions optimales pour l'évaluation des propriétés élastiques, piézoélectriques et spectroscopiques a été réalisée pour ce système. De plus, la berlinite constituant la forme dense de zéolithes telles que AlPO4-5 (AFI), les études tant structurale que spectroscopique menées pour ce composé, constitue un préliminaire intéressant dans l'optique d'une étude en cours effectuée en collaboration avec Ross BROWN, Directeur de recherche dans notre Laboratoire, en utilisant aussi bien les méthodes ab initio que celles issues de la dynamique moléculaire. Nous nous sommes ensuite focalisés sur les matériaux semi-conducteurs ferroélectriques, tels que les nitrures d'éléments III (AlN, GaN, InN). Ces nitrures, ainsi que leurs alliages, sont des semi-conducteurs remarquables qui présentent des performances exceptionnelles lorsqu'ils sont utilisés dans des dispositifs optoélectroniques. Avant d'aborder l'étude des hétéro-structures et des d'alliages du type AlxGa1-xN, prévu dans notre laboratoire, un certain nombre d'études fondamentales concernant les composés non dopés étaient indispensables, afin d'établir de façon claire les conditions optimales permettant une meilleure prédiction des propriétés dérivées de la polarisation. Une deuxième partie de ma thèse se rapporte à l'étude des propriétés structurales, électroniques, élastiques, et spectroscopiques d'une famille de composés appartenant à la famille des matlockites (MFCl, M=Ca, Sr, Ba). En effet, ce type de composés, lorsqu'ils sont dopés, sont susceptibles d'avoir des applications dans le domaine de l'imagerie des rayons X. L'approche ab initio utilisée dans ce mémoire pour la détermination des propriétés élastiques et pour le calcul du spectre de phonons au centre de la zone de Brillouin constitue la première tentative d'évaluation de ce type de propriétés pour ces systèmes. Enfin, l'approximation harmonique utilisée jusqu'à présent pour le calcul du spectre de phonons au centre de la zone de Brillouin s'avérant insuffisante pour le calcul précis de ce type fréquence, je me suis également intéressé au calcul des fréquences de vibration anharmoniques du groupement hydroxyle dans des hydroxydes alcalin et alcalino-terreux. Une analyse détaillée des conditions d'étude et en particulier du rôle joué par les opérateurs Hamiltoniens, selon que l'hydroxyde en question possède ou non des liaisons de type hydrogène, a été effectuée. Tous les calculs ab initio ont été effectués en utilisant la version de développement du programme périodique CRYSTAL, mis gracieusement à ma disposition par le Professeur Roberto DOVESI (Université de Turin, Italie), avec lequel j'ai activement collaboré.
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Woollacott, Claire. "Electronic and plasmonic properties of real and artificial Dirac materials." Thesis, University of Exeter, 2015. http://hdl.handle.net/10871/18227.
Full textAbstract:
Inspired by graphene, I investigate the properties of several different real and artificial Dirac materials. Firstly, I consider a two-dimensional honeycomb lattice of metallic nanoparticles, each supporting localised surface plasmons, and study the quantum properties of the collective plasmons resulting from the near field dipolar interaction between the nanoparticles. I analytically investigate the dispersion, the effective Hamiltonian and the eigenstates of the collective plasmons for an arbitrary orientation of the individual dipole moments. When the polarisation points close to normal to the plane the spectrum presents Dirac cones, similar to those present in the electronic band structure of graphene. I derive the effective Dirac Hamiltonian for the collective plasmons and show that the corresponding spinor eigenstates represent chiral Dirac-like massless bosonic excitations that present similar effects to those of electrons in graphene, such as a non-trivial Berry phase and the absence of backscattering from smooth inhomogeneities. I further discuss how one can manipulate the Dirac points in the Brillouin zone and open a gap in the collective plasmon dispersion by modifying the polarisation of the localized surface plasmons, paving the way for a fully tunable plasmonic analogue of graphene. I present a phase diagram of gapless and gapped phases in the collective plasmon dispersion depending on the dipole orientation. When the inversion symmetry of the honeycomb structure is broken, the collective plasmons become gapped chiral Dirac modes with an energy-dependent Berry phase. I show that this concept can be generalised to describe many real and artificial graphene-like systems, labeling them Dirac materials with a linear gapped spectrum. I also show that biased bilayer graphene is another Dirac material with an energy dependent Berry phase, but with a parabolic gapped spectrum. I analyse the relativistic phenomenon of Klein Tunneling in both types of system. The Klein paradox is one of the most counter-intuitive results from quantum electrodynamics but it has been seen experimentally to occur in both monolayer and bilayer graphene, due to the chiral nature of the Dirac quasiparticles in these materials. The non-trivial Berry phase of pi in monolayer graphene leads to remarkable effects in transmission through potential barriers, whereas there is always zero transmission at normal incidence in unbiased bilayer graphene in the npn regime. These, and many other 2D materials have attracted attention due to their possible usefulness for the next generation of nano-electronic devices, but some of their Klein tunneling results may be a hindrance to this application. I will highlight how breaking the inversion symmetry of the system allows for results that are not possible in these system's inversion symmetrical counterparts.
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Mazzoni, Michele. "A fibre bundle approach to U(1) symmetries in physics." Bachelor's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2018. http://amslaurea.unibo.it/16776/.
Full textAbstract:
In questa tesi si utilizza il formalismo dei fibrati principali per descrivere le propriet`a
topologiche globali di sistemi fisici classici e quantistici che presentano simmetrie legate
all’azione del gruppo U(1). Nel primo capitolo `e contenuta una esposizione della teoria
matematica dei fibrati, con un particolare riguardo ai fibrati principali ed alle strutture
differenziali definibili su di essi (forme differenziali di connessione e curvatura). Nel
secondo capitolo si impiega il formalismo precedentemente sviluppato per trattare le
propriet`a del monopolo magnetico di Dirac e si ottiene una quantizzazione della carica
magnetica sulla base di considerazioni di natura topologica. Inoltre, si mostra l’impiego
dei fibrati principali U(1) nella costruzione di una descrizione Lagrangiana globale per
sistemi quali una particella carica nel campo del monopolo e una particella classica con
spin in campo magnetico. Nel terzo capitolo, si descrive teoricamente la comparsa di
una fase geometrica (fase di Berry) in sistemi quantistici che evolvono adiabaticamente
nel tempo, e si fornisce un’interpretazione geometrica di tale fase come olonomia in
un fibrato principale U(1). Il moto di una particella quantistica con spin in campo
magnetico quasi-statico e l’effetto Aharonov-Bohm vengono presentati come esempi tipici
di manifestazione di una fase geometrica.
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Cheneau, Marc. "Transition superfluide et potentiels géométriques dans le gaz de Bose bidimensionnel." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00556002.
Full textAbstract:
Le travail de thèse exposé dans ce manuscrit porte sur le gaz de Bose bidimensionnel. La première partie présente l'observation de la transition de Berezinskii-Kosterlitz-Thouless dans un gaz de rubidium 87 ultra-froid, confiné dans un piège mixte magnétique et optique. La localisation précise du point critique et la confrontation des données expérimentales à un modèle théorique permettent de clarifier le rôle de l'excitation résiduelle du mouvement axial et l'influence du potentiel de confinement transverse. La deuxième partie décrit le nouveau montage expérimental, sur lequel les prochaines expériences auront lieu. Les premières observations réalisées sur celui-ci concernent l'expansion libre à deux dimensions d'un gaz de rubidium 87 bidimensionnel. Cette expansion se caractérise par une invariance d'échelle, qui révèle la nature des interactions entre atomes. La troisième partie illustre l'utilisation de potentiels géométriques dans un gaz neutre ultra-froid afin de simuler l'action d'un champ magnétique sur des particules chargées. Ces potentiels, associés à la notion de phase de Berry, peuvent être générés par couplage des atomes à un champ laser. Une proposition de réalisation expérimentale devant conduire à la nucléation de vortex est détaillée.
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Gregefalk, Anton. "Adiabatic Shortcut to Geometric Quantum Computation in Noiseless Subsystems." Thesis, Uppsala universitet, Materialteori, 2021. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-448903.
Full textAbstract:
Quantum computers can theoretically perform certain tasks which classical computers at realistic times could not. Operating a quantum computer requires precise control over the system, for instance achieved by adiabatic evolution, and isolation from the environment to retain coherence. This report combines these two, somewhat contradicting, error preventing techniques. To reduce the run-time a transitionless quantum driving algorithm, or, adiabatic shortcut, is employed. The notion of Noiseless Subsystems (NS), a generalization of decoherence free subspaces, are used for robustness against environmental decoupling, by creating logical qubits which act as a noiseless code. Furthermore, the adiabatic shortcut for the NS code is applied to a refocusing scheme (spin-echo) in order to remove the dynamical phase, sensitive to error propagation, so that only the Berry phase is effectively picked up. The corresponding Hamiltonian is explicitly derived for the only two cases of two-dimensional NS: N=3,4 qubits with total spin of j=1/2,0, respectively. This constitutes geometric quantum computation (GQC) enacting a universal single-qubit gate, which is also explicitly derived.Kvantdatorer kan teoretiskt utföra vissa uppgifter som klassiska datorer vid realistiska tider inte kan. Att köra en kvantdator kräver exakt kontroll över systemet, till exempel genom adiabatisk utvecking, och isolering från omgiviningen för att behålla koherens. Denna rapport kombinerar dessa två, något motsägelsefulla, tekniker för felhantering. För att minska körtiden används en övergångsfri kvantkörningsalgoritm, också kallad adiabatisk genväg. Konceptet brusfria delsystem, en generalisering av dekoherensfria underrum, används för robusthet mot sammanflätning med omgivningen genom att skapa logiska kvantbitar som fungerar som en brusfri kod. Vidare tillämpas den adiabatiska genvägen för den brusfria koden på ett spinn-eko för att eliminera den dynamiska fasen, som är känslig för felpropagering, så att endast Berrys fas, som är okänslig för felpropagering, effektivt plockas upp. Motsvarande Hamiltonian härleds uttryckligen för de enda två fallen av tvådimensionella brusfria delsystem: 3 eller 4 kvantbitar med respektive totalspinn j = 1/2 och 0. Detta möjliggör beräkning med en geometrisk kvantdator baserad på en universell en-kvantbitsgrind, som också härleds explicit.
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Delplace, Pierre. "ÉTATS DE BORD ET CÔNES DE DIRAC DANS DES CRISTAUX BIDIMENSIONNELS." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00607781.
Full textAbstract:
Cette thèse en physique constitue une étude théorique des états de bord dans des cristaux bidimensionnels qui exhibent deux cônes de Dirac (dégénérés en spin) dans leur relation de dispersion. Les deux systèmes considérés sont le graphène d'une part, et le réseau carré traversé d'un demi quantum de flux magnétique d'autre part. L'accent est mis sur la description analytique des niveaux d'énergie dispersifs sous fort champ magnétique (régime de l'effet Hall quantique), à l'approche du bord. Selon la géométrie du réseau cristallin et la forme du bord considéré, différents types de couplage sont induits sur les composantes de la fonction d'onde, donnant lieu à des structures d'états de bord différentes mais qui peuvent néanmoins être décrites de façon communes. En l'absence de champ magnétique, des états de bord peuvent également exister dans ces systèmes, mais ceux-ci ont une origine différente et leur existence même dépend de la nature des bords. Dans le cas du graphène, on montre comment comprendre l'existence de tels états en terme d'une phase de Berry particulière, appelée phase de Zak. Cette approche permet entre autre de comprendre comment manipuler ces états de bord en induisant une transition topologique de la phase de Zak à partir des paramètres de volume. Un autre type de transition topologique est également étudié. Il s'agit de la fusion des cônes de Dirac dans le réseau carré à demi flux. On montre que le mécanisme donnant lieu à ce phénomène est totalement différent de celui connu dans le graphène, et que le voisinage de la transition peut toutefois être décrit avec le même Hamiltonien effectif. Une partie plus courte traite de la localisation faible sur un cylindre désordonné en présence d'interactions électroniques. Le but de cette étude est d'illustrer le rôle de la géométrie sur les mécanismes de décohérence dus aux interactions électron-électron dans les systèmes diffusifs. Les harmoniques de la correction de localisation faible alors calculées mettent en évidence différents régimes qui permettent de sonder les différentes échelles de longueur caractérisant la décohérence. Ces longueurs révèlent la sensibilité des processus cohérents à la géométrie, et sont caractérisées par des lois de puissance en température spécifiques.
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De, Chiara Gabriele. "Quantum information, entanglement and critical phenomena." Doctoral thesis, Scuola Normale Superiore, 2006. http://hdl.handle.net/11384/85888.
Full text
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Li, Shilong. "Probing and modeling of optical resonances in rolled-up structures." Doctoral thesis, Universitätsbibliothek Chemnitz, 2015. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-159996.
Full textAbstract:
Optical microcavities (OMs) are receiving increasing attention owing to their potential applications ranging from cavity quantum electrodynamics, optical detection to photonic devices. Recently, rolled-up structures have been demonstrated as OMs which have gained considerable attention owing to their excellent customizability. To fully exploit this customizability, asymmetric and topological rolled-up OMs are proposed and investigated in addition to conventional rolled-up OMs in this thesis. By doing so, novel phenomena and applications are demonstrated in OMs.
The fabrication of conventional rolled-up OMs is presented in details. Then, dynamic mode tuning by a near-field probe is performed on a conventional rolled-up OM. Next, mode splitting in rolled-up OMs is investigated. The effect of single nanoparticles on mode splitting in a rolled-up OM is studied. Because of a non-synchronized oscillating shift for different azimuthal split modes induced by a single nanoparticle at different positions, the position of the nanoparticle can be determined on the rolled-up OM. Moreover, asymmetric rolled-up OMs are fabricated for the purpose of introducing coupling between spin and orbital angular momenta (SOC) of light into OMs. Elliptically polarized modes are observed due to the SOC of light. Modes with an elliptical polarization can also be modeled as coupling between the linearly polarized TE and TM mode in asymmetric rolled-up OMs. Furthermore, by adding a helical geometry to rolled-up structures, Berry phase of light is introduced into OMs. A -π Berry phase is generated for light in topological rolled-up OMs so that modes have a half-integer number of wavelengths.
In order to obtain a deeper understanding for existing rolled-up OMs and to develop the new type of rolled-up OMs, complete theoretical models are also presented in this thesis.
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Ngome, Abiaga Juste Jean-Paul. "(Super) symétries des modèles semi-classiques en physique théorique et de la matière condensée." Phd thesis, Tours, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00622874.
Full textAbstract:
L'algorithme covariant de van Holten, servant à construire des quantités conservées, est présenté avec une attention particulière portée sur les vecteurs de type Runge-Lenz. La dynamique classique des particules portant des charges isospins est passée en revue. Plusieures applications physiques sont considerées. Des champs de type monopôles non-Abéliens, générés par des mouvements nucléaires dans les molécules diatomiques, introduites par Moody, Shapere et Wilczek, sont étudiées. Dans le cas des espaces courbes, le formalisme de van Holten permet de décrire la symétrie dynamique des monopôles Kaluza-Klein généralisés. La procédure est étendue à la supersymétrie et appliquée aux monopôles supersymétriques. Une autre application, concernant l'oscillateur non-commutatif en dimension trois, est également traitée.
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"Berry curvature in nonlinear systems." 2014. http://repository.lib.cuhk.edu.hk/en/item/cuhk-1291542.
Full textAbstract:
In this thesis, the critical phenomenon in Berry curvature of nonlinear systems that occurs at phase boundaries is described by using the Bogoliubov excitation of the semiquantal dynamics. Its is shown that when the critical boundary in the parameter space is crossed, the nonlinear geometric phase of the Bogloubov excitations surrounding the elliptic fixed points experiences non-analytic behavior.在本論文，我們利用半古典動力學的博戈留波夫激發研究非線性系統的貝里曲率在相邊界上出現的臨界現象。結果顯示，當參數空間中的臨界曲面被越過，環繞橢圓不動點的博戈留波夫激發的非線性幾何相位發生非解析行為。
Kam, Chon Fai = 非線性系統的貝里曲率 / 甘駿暉.
Thesis M.Phil. Chinese University of Hong Kong 2014.
Includes bibliographical references (leaves 49-56).
Abstracts also in Chinese.
Title from PDF title page (viewed on 18, October, 2016).
Kam, Chon Fai = Fei xian xing xi tong de Beili qu lu / Gan Junhui.
Detailed summary in vernacular field only.
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Haider, Miran. "Geometric Phases In Quantum Systems Of Pure And Mixed State." Thesis, 2017. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kau:diva-48008.
Full textAbstract:
Note that equations and expressions has been omitted here and is instead presented in the work. This thesis focuses on the geometric phase in pure and mixed quantum states. For the case of a pure quantum state, Berry's adiabatic approach (4.1.10) and Aharonov & Anandan's non-adiabatic generalization of Berry's approach (4.2.8) are included in this work. Mixed quantum state involves Uhlmanns approach (5.1.42), which is used extensively in Section 7 and Sjöqvist's et al. approach (5.2.22), used extensively in Section 6. Sjöqvist's approach states that the Uhlmann phase is an observable and provides the experimental groundworkusing an interferometer.This was later proven, by Du et al.[45] to reproduce experimental data (Figure 19) on page 56. The Uhlmann phase can be used to observe the behaviour of topological kinks. This was tested on 3 models, the Creutz-ladder, the Majorana chain andthe SSU-model. It is found that the Uhlmann phase is split into two regimes with the dividing parameter being the temperature. This temperature is called the critical temperature, Tc. If the temperatureis is below the critical temperature, the Uhlmann phase yields Π and if thetemperature is above the critical temperature, the Uhlmann phase yields zero.Observera att ekvationer och andra uttryck har exkluderats här och är presenterade i själva arbetet. Detta examensarbete behandlar geometriska faser i rena och blandade kvanttillsånd. I rena kvanttillstånd finner man Berrys adiabatiska behandling av den geometriska fasen (4.1.10) och Aharonov & Anandan icke-adiabatiska generaliseringav Berry fasen (4.2.8). I det blandade kvanttillstånden har Uhlmann introducerat en förlängning av den geometriska fasen som sträcker sig till det blandadekvanttillstånden (5.1.42), detta finner man i sektion 7. Senare har Sjöqvistet al. introducerat ett alternativ till att angripa geometriska faser (5.2.22) som beskrivs i sektion 6. Sjöqvist konstaterade att Uhlmannfasen är observerbar,i kvantmekanisk mening, och presenterade ett experimentelt upplägg där han visade just detta med hjälp av en interferometer. vilket senare bevisades av Du et al.[45] där de experimentella mätvärdena stämde överens med dem teoertiska (se figur 19 på sidan 56). Uhlmannfasen kan även användas för att observera topologiska "kink"-lösningar. Detta testades för 3 olika modeller; Creutz stege formationen, Majorana kedjan och SSU modellen. Det visade sig att Uhlmannfasen delades up i två regioner och var starkt beroende av temperaturen. Denna temperaturen kallades för den kritiska temperaturen Tc. Om temperaturen liggerunder eller över den kritiska temperaturen får man att Uhlmannfasen ger Π eller 0 respective.