Resumen de Interacciones entre luz y materia en entornos fotónicos arbitrarios
Entender y controlar las interacciones entre la luz y la materia son objetivos históricos en el campo de la electrodinámica cuántica. De cara a lograrlos, uno de los mayores retos consiste en la gran variedad de configuraciones fotónicas y emisores cuánticos que pueden usarse, de forma que muchos efectos diferentes pueden tener lugar debido tanto a la complejidad espectral y las pérdidas del entorno fotónico como a la complejidad interna de los emisores. El gran número de grados de libertad hace por tanto que las descripciones teóricas de estos sistemas estén mayormente enfocadas a incluir la complejidad de uno de los componentes, considerando bien muchos niveles y emisores mientras el campo electromagnético se describe como un único modo, bien incluyendo muchos modos fotónicos (y sus pérdidas) mientras el emisor se describe como un emisor cuántico. En esta tesis se considera la segunda de estas situaciones.
Cuando se describen interacciones entre luz y materia (en cavidades), la densidad espectral define completamente la acción de un entorno electromagnético en los emisores. Por tanto, una descripción precisa de la misma asegura una buena representación de estas interacciones. En el caso de un único emisor, la densidad espectral es una función escalar dependiente de la frecuencia, mientras que en el caso de múltiples emisores (lo que puede representar también otras configuraciones como, por ejemplo, diferentes orientaciones de los dipolos de un emisor) se puede definir la densidad espectral generalizada, que consiste en una matriz de funciones, de forma que describe completamente la interacción entre el campo y los emisores, así como su interacción mediada por fotones. Esta densidad espectral generalizada es una matriz de funciones. Uno de los modelos más poderosos que permite describir las interacciones entre luz y materia es la electrodinámica cuántica macroscópica, que proporciona una forma de cuantizar el campo electromagnético soportado por un material en una configuración fotónica arbitraria, y que puede usarse para mostrar que la densidad espectral está completamente determinada por la función de Green del electromagnetismo clásico. En esta tesis, desarrollamos diferentes modelos para los cuales la electrodinámica cuántica macroscópica es el punto de partida, de forma que todos los grados de libertad de los entornos fotónicos se incluyen en la descripción, así como los efectos de incoherencia, que se introducen sin asunciones adicionales.
