Work and heat at the mesoscale
| Thesis title in Czech: | Teplo a práce v mesoskopických systémech |
|---|---|
| Thesis title in English: | Work and heat at the mesoscale |
| Key words: | práce|teplo|kvantová koherence|tepelný stroj|dvouhladinový systém|produkce entropie|kvantová výhoda|otevřené systémy|slabá vazba|Lindbladova řídíci rovnice |
| English key words: | work|heat|quantum coherence|heat engine|two-level system|entropy production|quantum advantage|open systems|weak coupling|Lindblad master equation |
| Academic year of topic announcement: | 2021/2022 |
| Thesis type: | diploma thesis |
| Thesis language: | angličtina |
| Department: | Department of Macromolecular Physics (32-KMF) |
| Supervisor: | RNDr. Artem Ryabov, Ph.D. |
| Author: | hidden - assigned and confirmed by the Study Dept. |
| Date of registration: | 22.02.2022 |
| Date of assignment: | 23.02.2022 |
| Confirmed by Study dept. on: | 08.03.2022 |
| Date and time of defence: | 01.09.2023 09:00 |
| Date of electronic submission: | 10.07.2023 |
| Date of submission of printed version: | 10.07.2023 |
| Date of proceeded defence: | 01.09.2023 |
| Opponents: | Mgr. Michal Kolář, Ph.D. |
| Guidelines |
| Studium přeměny tepla na práci prostřednictvím teplených motorů vedlo k objevení základů klasické termodynamiky, entropie a druhé věty platné pro makroskopické systémy. V současné době se aktivně řeší otázka, jaké experimentálně relevantní důsledky mohou mít různá zobecnění formalizmu klasické termodynamiky na mikroskopickou úroveň. Zatímco v případě systémů řízených klasickou stochastickou dynamikou existuje konzistentní formalizmus a jeho vlastnosti jsou ve velké míře prostudovány [1,2], v případě kvantových disipativních systémů jsou samotné definice práce a tepla stále předmětem diskuze [3].
Prvním hlavním cílem této diplomové práce bude vytvořit přehled a porovnání existujících definic práce a tepla v kvantových systémech s tzv. koherencemi (mimo-diagonální elementy matice hustoty). Poté bude provedena analýza tepla, práce, účinnosti, výkonu a zejména fluktuací těchto veličin v několikahladinovém modelu kvantové tečky napojené na rezervoáry tepla a částic. Získané statistické vlastnosti budou diskutovány z hlediska platnosti a zobecnění kvantových fluktuačních teorémů a termodynamických relaci neurčitosti. |
| References |
| [1] U. Seifert, Rep. Prog. Phys. 75 126001 (2012).
[2] V. Holubec and A. Ryabov, J. Phys. A: Math. Theor. 55, 013001 (2022). [3] M. Perarnau-Llobet, E. Bäumer, K.V. Hovhannisyan, M. Huber, and A. Acin, Phys. Rev. Lett. 118, 070601 (2017). [4] K.V. Hovhannisyan and A. Imparato, arXiv:2104.09364 (2021). [5] H. Tajima and K. Funo, Phys. Rev. Lett. 127, 190604 (2021). [6] F. Petruccione and H.-P. Breuer, The Theory of Open Quantum Systems (OUP 2003). [7] N.G. Van Kampen, Stochastic processes in physics and chemistry (3rd ed., North-Holland Personal Library). [8] C.W. Gardiner, Handbook of Stochastic Methods for Physics, Chemistry and the Natural Sciences (2nd ed., Springer-Verlag Berlin 1983). [9] Další odborná časopisecká literatura dle doporučení vedoucího. |