Transiciones de fase cuántica y estados gato en puntos cuánticos acoplados a cavidad

Estudiamos puntos cuánticos dobles acoplados a un modo de cavidad cuasistático con alta compresión de volumen modal que permite un fuerte acoplamiento luz-materia. Además de la interacción mediada por la cavidad, los electrones en diferentes puntos cuánticos dobles interactúan entre sí a través de la interacción dipolo-dipolo (Coulomb). Hay una transición de fase cuántica ferroeLECTRICA inducida por la cavidad de primer orden cuando la interacción dipolar atractiva es menor que el valor crítico definido por la división de energía en DQDs y una transición suave, de lo contrario. Mostramos que, en la región de transición suave, tanto el estado fundamental como el primer estado excitado de una matriz de puntos cuánticos dobles son estados gato. Tales estados se discuten activamente como qubits de alta fidelidad para la computación cuántica, y así nuestra propuesta proporciona una plataforma para la implementación semiconductora de dichos qubits. También calculamos observables invariantes bajo transformaciones de gauge como el momento dipolar neto, la conductividad óptica y el espectro de absorción más allá de la aproximación semiclasica. Los resultados son robustos contra pérdidas de cavidad y variaciones de parámetros del sistema. Publicado por la American Physical Society 2024.