NY DOKTORGRAD
Karakterisering og kontroll av kvantesystemer
 |
“Numerical studies of dynamics in few-electron quantum systems”
Ved hjelp av moderne nanoteknologi kan man produsere svært små halvlederstrukturer. Et eksempel på denne utviklingen er datamaskinprosessorer, der de minste elementene idag har en utstrekning på noen titalls nanometer, tusen ganger mindre enn det som var mulig for noen tiår siden. Et annet resultat av utviklingen er «flate», eller to-dimensjonale versjoner av atomer , såkalte kunstige atomer (eng: quantum dots). Disse har en utstrekning på omkring 10 nanometer, tusen ganger større enn vanlige atomer. Elektronene i kunstige atomer går ikke i bane rundt en atomkjerne, men holdes på plass av det omsluttende halvledermaterialet. Man kan også sette sammen kunstige atomer for å lage kunstige molekyler. I likhet med atomer og molekyler er de kunstige variantene også kvantesystemer, og kvantemekanikk må benyttes for å forstå de fenomener som observeres.
Kunstige atomer og molekyler har mange potensielle bruksområder, innen medisinsk avbildning, og som mer effektive solceller for å nevne noen. Kunstige molekyler med to elektroner er foreslått som byggesteiner i en ny type datamaskin, den såkalte kvantedatamaskinen. En av utfordringene man står ovenfor i den forbindelse er at vekselvirkninger med halvledermaterialet kan forstyrre elektronene på svært korte tidsskalaer, og ødelegge informasjonen de bærer. Dersom kunstige molekyler skal kunne anvendes i kvantedatamaskiner må systemets stabilitet økes.
Med datamaskinsimuleringer kan kvantemekaniske modeller av elektronene i kunstige molekyler studeres, og deres utvikling over tid bestemmes. I dette arbeidet har kunstige molekyler med to sentre og to elektroner blitt studert, og numeriske verktøy for simulering og analyse har blitt utviklet. Ved å anvende disse har det her blitt demonstrert hvordan elektromagnetiske felter som varierer i tid kan brukes til å kontrollere og stabilisere elektronene over relativt lange perioder.
En annen del av avhandlingen omhandler simuleringer av vekselvirkningen mellom sterke laserfelter og edelgassatomer. Lasere brukes i eksperimenter for å karakterisere og forstå materiens natur på et fundamentalt nivå. Eksperimentelle målinger tolkes i lys av fysiske modeller, og numeriske simuleringer er ofte nødvendige for å utforske modellene og forstå deres implikasjoner. Slike simuleringer kan være kompliserte og kreve svært mye regnekraft, som bare kan leveres av superdatamaskiner. Universitetet i Bergens superdatamaskin har blitt benyttet i denne sammenheng.
Personalia:
Raymond Nepstad er født i 1982 og oppvokst i Knarvik. Han har mastergrad i fysikk fra Institutt for Fysikk og Teknologi ved Universitetet i Bergen 2006. Siden 2006 har han arbeidet med doktorgraden ved Institutt for Fysikk og Teknologi (UiB).
Tidspunkt og sted for disputasen:
26.06.2009, kl. 13:15, Auditorium 2, Realfagsbygget, Allégt. 41
Kontaktpersoner:
Raymond Nepstad, epost: raymond.nepstad@ift.uib.no
Mediekontakt Mia Kolbjørnsen, tlf. 55 58 90 39 (a), e-post: mia.kolbjornsen@form.uib.no
Avhandlingen kan lånes på Bibliotek for realfag. For kjøp/bestilling av avhandlingen, kontakt kandidaten direkte.