Localización y transporte controlado en redes fotónicas: Blandas planas, no-linealidad y flujos magnéticos efectivos

Abstract

El estudio de la Materia Condensada es el área de la Física con más investigadores(as) a nivel mundial. En general los fenómenos de localización y transporte son de gran relevancia en esta área de estudio, los cuales tienen múltiples aplicaciones en tecnologías asociadas a la computación. En este contexto, las redes fotónicas presentan una plataforma de investigación potente para simular sistemas en el contexto de la ciencia de los materiales, pero también presentan cualidades únicas que dan origen a nuevos fenómenos. Las redes fotónicas han sido aplicadas también en el contexto de la computación cuántica, donde son empleadas para realizar operaciones sobre qubits. En esta tesis, nos centramos en sistemas de redes fotónicas fabricadas mediante la técnica de láser de femtosegundos. En particular, investigamos tres geometrías de red distintas y estudiamos en ellas distintos mecanismos de localización y transporte controlado. El primer trabajo consiste en un estudio experimental de una red cuasi-1D, donde demostramos una nueva técnica para introducir un flujo magnético efectivo. Con esto, conseguimos observar localización debido al enjaulamiento de Aharonov-Bohm y, a partir del mismo efecto, demostramos la posibilidad de mover excitaciones de la red en cualquier dirección deseada, en el régimen lineal. Los dos trabajos restantes consisten en estudios numéricos, usando de plataforma redes con no-linealidad tipo Kerr. En estos casos calculamos distintas familias soluciones no lineales localizadas y estudiamos la posibilidad de desplazarlas a lo largo de la red, consiguiendo resultados prometedores en una de las geometrías. Adicionalmente, encontramos, en una de estas redes, una dependencia del estado fundamental del sistema respecto al tamaño del sistema. Esta tesis contribuye al conocimiento sobre el control de la luz en sistemas periódicos, como también demuestra experimentalmente fenómenos interesantes que podrían tener aplicaciones en computación cuántica. Por último, se proponen dos sistemas con propiedades novedosas los cuales pueden ser implementados experimentalmente con las técnicas que se dominan en la actualidad.