Open quantum systems in and out of equilibrium theory and applications
La mecànica quàntica és la teoria que governa el comportament de les partícules atòmiques i subatòmiques, així com les seves interaccions. El comportament dels sistemes físics a aquestes escales diminutes desaen la nostra intuïció, que estàbasada en la nostra experiència diària. La raó per la qual l...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2022 |
| País: | España |
| Institución: | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Repositorio: | Dipòsit Digital de Documents de la UAB |
| Idioma: | inglés |
| OAI Identifier: | oai:ddd.uab.cat:265943 |
| Acceso en línea: | https://ddd.uab.cat/record/265943 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Física Physics Quàntica Cuántica Quantum Termodinàmica Termodinámica Thermodynamics Ciències Experimentals |
| Sumario: | La mecànica quàntica és la teoria que governa el comportament de les partícules atòmiques i subatòmiques, així com les seves interaccions. El comportament dels sistemes físics a aquestes escales diminutes desaen la nostra intuïció, que estàbasada en la nostra experiència diària. La raó per la qual les propietats quàn- tiques, com la coherència quàntica, l'entrellaçament o la no localitat, no sobrevi- uen a l'escala macroscòpica està encara oberta a debat. Part de la resposta rau en el fet que, en l'àmbit pràctic, tots els sistemes quàntics interaccionen amb el seu entorn. Són sistemes quàntics oberts. Tot i que la interacció amb l'entorn és in- evitable, no és necessàriament perjudicial. De fet, la dinàmica de sistemes oberts és crucial per moltes aplicacions, per exemple, el refredament, el transport de partícules o energia, o el processament d'informació. Els sistemes quàntics oberts sovint es consideren en contacte amb un entorn innit i en equilibri, fet que torna el problema més tractable en l'àmbit teòric. Tot i que aquesta idealització ha portat a una plètora de resultats, per exemple, en plataformes d'òptica quàntica, també imposa hipòtesis restrictives a la dinàmica que no sempre es compleixen. Si relaxem la hipòtesi d'un entorn innit, la de- scripció de la dinàmica dels sistemes quàntics oberts es torna més exigent, en particular quan l'entorn desenvolupa trets de no equilibri durant l'evolució, o quan els efectes de memòria no es poden obviar. En aquesta tesi, desenvolupem una equació mestra d'interacció dèbil per de- scriure la dinàmica de no equilibri de sistemes quàntics oberts que estan en con- tacte amb un entorn nit. Amb aquesta nalitat, incloem en la descripció un en- torn que evoluciona de manera dinàmica i fem un seguiment, a nivell aproximat, de les correlacions entre el sistema i l'entorn. Complementem aquesta descrip- ció dinàmica amb un marc termodinàmic, a partir del qual la primera i segona llei de la termodinàmica sorgeixen a conseqüència de la descripció microscòpica subjacent. A més, també explorem la dinàmica de sistemes quàntics oberts més enllà del límit d'interacció dèbil, aprotant tècniques més estàndard com el formalisme d'operacions quàntiques o l'equació de Langevin quàntica. Tot i que aquestes tècniques han sigut estudiades anteriorment en la literatura, les utilitzem per atacar problemes nous que tenen a veure amb estats exòtics de la matèria o el transport de calor asimètric. |
|---|