Transferência e controle de energia em sistemas quânticos abertos

Esta tese se enquadra em um contexto com relevância multidisciplinar, onde modelos usando sistemas de dois níveis são propostos no âmbito de transferência e controle de energia em sistemas quânticos abertos. Além disso, mostramos que aspectos não clássicos, como coerência e invasividade quântica, são fundamentais no tratamento desses modelos. Começamos introduzindo as ferramentas básicas para a compreensão dos nossos modelos, que são a descrição de sistemas quâticos abertos via canais quânticos e equações mestras de Lindblad e maneiras de se caracterizar não-classicalidade em tais sistemas. Em seguida, no primeiro modelo que propomos, tratamos do controle de populações de sistema de dois néveis na presença de um ambiente que causa dephasing e dissipação térmica, via acoplamento com um pulso eletromagnético. Para obter da forma analética do pulso, usamos uma abordagem especéfica chamada de engenharia-reversa, que é caracterizada pela imposição de vínculos na dinâmica do sistema. Mostramos então como o ambiente afeta o controle do sistema e quais os limites para tal controle em função dos parâmetros que caracterizam o ambiente. Além disso, mostramos que a coerência do sistema desempenha um papel importante na determina ção destes limites. Para ilustrar nossos resultados, usamos como exemplo o problema de migração de cargas em uma mol ́ecula específica. Os resultados referentes a este trabalho foram publicados em [2]. No segundo modelo, propomos uma maneira de investigar como não-classicalidade se manifesta e qual papel ela desempenha em um problema de transporte de energia. Esse modelo consiste em uma cadeia de sistemas de dois níveis acoplados, onde estudamos como uma única excita ção se propaga pela cadeia. Definimos um cenário quântico e um cenário clássico usando modelos de acoplamentos coerentes e incoerentes, respectivamente, entre os sistemas de dois níveis. Com a comparação desses dois cenários somos capazes de caracterizar o papel da coerência e da invasividade quântica na eficiência do transporte de energia. Os resultados referentes a este segundo trabalho encontram-se publicados em [3]. Terminamos esta tese apresentando as conclusões gerais das nossas contribuições e discutindo alguns possíveis desdobramentos dos nossos resultados.