1سیستم های پیچیده و مکانیک آماری، فیزیک و واحد تحقیقات علوم مواد، دانشگاه لوکزامبورگ، L-1511 لوکزامبورگ، GD لوکزامبورگ
2موسسه کاولی برای فیزیک نظری، دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا، CA 93106 سانتا باربارا، ایالات متحده آمریکا
3Departamento de Estructura de la Materia، Física Térmica y Electrónica and GISC، Universidad Complutense Madrid، 28040 مادرید، اسپانیا
4Departamento de Física, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Chile, 837.0415 سانتیاگو, شیلی
این مقاله را جالب می دانید یا می خواهید بحث کنید؟ SciRate را ذکر کنید یا در SciRate نظر بدهید.
چکیده
ما برخورد بین یک ذره متحرک و یک سیستم ثابت را در نظر می گیریم که هر یک دارای درجات آزادی داخلی هستند. ما رژیمی را شناسایی می کنیم که در آن حرکت ذره به عنوان منبع کاری برای سیستم داخلی مشترک عمل می کند و منجر به تغییرات انرژی می شود که آنتروپی را حفظ می کند. این رژیم زمانی به وجود می آید که ذره انرژی جنبشی بالایی داشته باشد و حالت حرکت کوانتومی آن از نظر تکانه وسیع و در فضا باریک باشد، چه خالص و چه مخلوط. در این حالت، نقشه پراکندگی حاکم بر دینامیک درجات آزادی داخلی، واحد و معادل برهمکنش وابسته به زمان بین درجات آزادی داخلی سیستم‌های برخوردکننده می‌شود. نتیجه این است که انرژی جنبشی از دست رفته توسط ذره در طول برخورد کوانتومی خودمختار با کار انجام شده توسط برهمکنش وابسته به زمان همزمان است. اخیراً، برخورد با ذرات به عنوان منبع گرما تحت شرایط مناسب نشان داده شده است. در اینجا نشان می دهیم که آنها می توانند به عنوان منابع کاری نیز عمل کنند. این دیدگاه‌های جالبی را برای فرمول‌بندی‌های ترمودینامیک کوانتومی در نظریه پراکندگی باز می‌کند.
تصویر ویژه: تنظیمات پراکندگی و وابسته به زمان در مطالعه ما در نظر گرفته شده است. در حالت اول، برهمکنش به طور مستقل در فضا از طریق $V(x)$ بالقوه انجام می شود: سیستم $A$ ثابت است در حالی که ذره ورودی دارای درجات آزادی جنبشی $X$ و درجات آزادی داخلی $B$ است. در حالت دوم، تعامل بین $A$ و $B$ در زمان از طریق یک تعامل وابسته به زمان $tilde{V}(t)$ اتفاق می‌افتد. توجه داشته باشید که پتانسیل‌های $V(x)$ و $tilde{V}(t)$ معمولاً یکسان نیستند.
خلاصه محبوب
این مقاله پراکندگی یک ذره ورودی توسط یک سیستم ثابت را در نظر می گیرد. ما نشان می‌دهیم که این فرآیند پراکندگی یک مدل برهمکنش مکرر را بر روی ساختار داخلی سیستم ذره مشترک زمانی که ذره انرژی جنبشی بالایی دارد و حالت حرکت کوانتومی آن از نظر تکانه گسترده و در فضا باریک است، چه خالص و چه مختلط، مدل‌سازی می‌کند - نتایج کار در این مورد، از تغییرات انرژی جنبشی ذره ورودی. از آنجایی که شرایط ذرات ورودی برای رفتار به عنوان منبع گرما نیز اخیرا شناسایی شده است، کار ما نشان می دهد که مشکلات پراکندگی ممکن است زمینی غنی برای کشف ترمودینامیک کوانتومی فراهم کند.
► داده های BibTeX
◄ مراجع
[1] H.-P. برویر و F. Petruccione. نظریه سیستم های کوانتومی باز. انتشارات دانشگاه آکسفورد، آکسفورد، 2007. 10.1093/acprof:oso/9780199213900.001.0001.
https://doi.org/10.1093/acprof:oso/9780199213900.001.0001
[2] A. Rivas و SF Huelga. باز کردن سیستم های کوانتومی اسپرینگر، برلین، 2012. 10.1007/978-3-642-23354-8.
https://doi.org/10.1007/978-3-642-23354-8
[3] ET Jaynes و FW Cummings. مقایسه تئوری های تابش کوانتومی و نیمه کلاسیک با کاربرد در پرتو میزر. Proceedings of the IEEE, 51 (1): 89–109, 1963. 10.1109/PROC.1963.1664.
https://doi.org/10.1109/PROC.1963.1664
[4] C. Cohen-Tannoudji، B. Diu، و F. Laloe. مکانیک کوانتومی، جلد 2: تکانه زاویه ای، چرخش و روش های تقریب. جان وایلی و پسران، 1991.
[5] C. Cohen-Tannoudji، J. Dupont-Roc، و G. Grynberg. تعاملات اتم-فوتون: فرآیندها و کاربردهای اساسی. جان وایلی و پسران، 1998. 10.1002/9783527617197.
https://doi.org/10.1002/9783527617197
[6] S. Haroche و J.-M. ریموند. کاوش در کوانتوم: اتم ها، حفره ها و فوتون ها انتشارات دانشگاه آکسفورد، آکسفورد، 2006. 10.1093/acprof:oso/9780198509141.001.0001.
https://doi.org/10.1093/acprof:oso/9780198509141.001.0001
[7] Y. Aharonov و D. Bohm. زمان در نظریه کوانتومی و رابطه عدم قطعیت برای زمان و انرژی Physical Review, 122 (5): 1649–1658, 1961. 10.1103/PhysRev.122.1649.
https://doi.org/10.1103/PhysRev.122.1649
[8] MP Woods، R. Silva، و J. Oppenheim. ماشین های کوانتومی خودمختار و ساعت های با اندازه محدود. آنال هانری پوانکاره، 20 (1): 125–218، 2019. 10.1007/s00023-018-0736-9.
https://doi.org/10.1007/s00023-018-0736-9
[9] P. Talkner و P. Hänggi. جنبه های کار کوانتومی Physical Review E, 93 (2), 2016. 10.1103/physreve.93.022131.
https://doi.org/10.1103/physreve.93.022131
[10] W. Niedenzu، M. Huber، و E. Boukobza. مفاهیم کار در موتورهای حرارتی کوانتومی مستقل Quantum, 3: 195, 2019. 10.22331/q-2019-10-14-195.
https://doi.org/10.22331/q-2019-10-14-195
[11] M. Esposito، K. Lindenberg و C. Van den Broeck. تولید آنتروپی به عنوان همبستگی بین سیستم و مخزن مجله جدید فیزیک، 12 (1): 013013، 2010. 10.1088/1367-2630/12/1/013013.
https://doi.org/10.1088/1367-2630/12/1/013013
[12] R. Kosloff. ترمودینامیک کوانتومی: دیدگاه دینامیکی آنتروپی، 15 (12): 2100-2128، 2013. 10.3390/e15062100.
https://doi.org/10.3390/e15062100
[13] M. Perarnau-Llobet، KV Hovhannisyan، M. Huber، P. Skrzypczyk، N. Brunner، و A. Acín. کار قابل استخراج از همبستگی ها. Physical Review X, 5 (4): 041011, 2015. 10.1103/physrevx.5.041011.
https://doi.org/10.1103/physrevx.5.041011
[14] S. Vinjanampathy و J. Anders. ترمودینامیک کوانتومی فیزیک معاصر، 57 (4): 545-579، 2016. 10.1080/00107514.2016.1201896.
https://doi.org/10.1080/00107514.2016.1201896
[15] F. Binder، LA Correa، C. Gogolin، J. Anders و G. Adesso، ویراستاران. ترمودینامیک در رژیم کوانتومی Springer, Cham, 2018. 10.1007/978-3-319-99046-0.
https://doi.org/10.1007/978-3-319-99046-0
[16] م.رضوی. نظریه کوانتومی تونل زنی. انتشارات علمی جهانی، سنگاپور، 2003. 10.1142/4984.
https://doi.org/10.1142/4984
[17] دی بلکیچ. اصول نظریه پراکندگی کوانتومی موسسه انتشارات فیزیک، بریستول، 2004.
[18] جی آر تیلور. نظریه پراکندگی: نظریه کوانتومی برخوردهای غیرنسبیتی. انتشارات دوور، نیویورک، 2006.
[19] YV Nazarov و YM Blanter. حمل و نقل کوانتومی انتشارات دانشگاه کمبریج، کمبریج، 2009. 10.1017/cbo9780511626906.
https://doi.org/10.1017/cbo9780511626906
[20] A. Bruch، C. Lewenkopf، و F. von Oppen. رویکرد Landauer-Buttiker به ترمودینامیک کوانتومی قویاً جفت شده: دوگانگی درون و بیرون تکامل آنتروپی. Physical Review Letters, 120 (10): 107701, 2018. 10.1103/PhysRevLett.120.107701.
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.107701
[21] R. Dümcke. حد چگالی کم برای یک سیستم سطح N که با گاز آزاد بوز یا فرمی در تعامل است. ارتباطات در فیزیک ریاضی، 97 (3): 331-359، 1985. 10.1007/BF01213401.
https://doi.org/10.1007/BF01213401
[22] K. Hornberger، S. Uttenthaler، B. Brezger، L. Hackermüller، M. Arndt و A. Zeilinger. ناهمدوسی برخوردی در تداخل سنجی موج ماده مشاهده شده است. Physical Review Letters, 90 (16), 2003. 10.1103/physrevlett.90.160401.
https://doi.org/10.1103/physrevlett.90.160401
[23] K. Hornberger. معادله اصلی یک ذره کوانتومی در گاز. Physical Review Letters, 97 (6), 2006. 10.1103/physrevlett.97.060601.
https://doi.org/10.1103/physrevlett.97.060601
[24] کی هورنبرگر. رویکرد پایش دینامیک کوانتومی باز با استفاده از نظریه پراکندگی نامه های یوروفیزیک، 77 (5): 50007، 2007. 10.1209/0295-5075/77/50007.
https://doi.org/10.1209/0295-5075/77/50007
[25] K. Hornberger و B. Vacchini. نظارت بر استخراج معادله بولتزمن خطی کوانتومی. Physical Review A, 77 (2), 2008. 10.1103/physreva.77.022112.
https://doi.org/10.1103/physreva.77.022112
[26] M. Lostaglio. بررسی مقدماتی رویکرد تئوری منابع به ترمودینامیک. گزارش‌های پیشرفت در فیزیک، 82 (11): 114001، 2019. 10.1088/1361-6633/ab46e5.
https://doi.org/10.1088/1361-6633/ab46e5
[27] SL Jacob، M. Esposito، JMR Parrondo و F. Barra. حرارتی شدن ناشی از پراکندگی کوانتومی PRX Quantum, 2 (2), 2021. 10.1103/prxquantum.2.020312.
https://doi.org/10.1103/prxquantum.2.020312
[28] LD Landau و EM Lifshitz. مکانیک کوانتومی: نظریه غیر نسبیتی چاپ پرگامون، آکسفورد، 1977. 10.1016/C2013-0-02793-4.
https://doi.org/10.1016/C2013-0-02793-4
[29] جی جی ساکورای. مکانیک کوانتومی مدرن (نسخه اصلاح شده). ادیسون-وسلی، 1993.
[30] اف. بارا. هزینه ترمودینامیکی هدایت سیستم های کوانتومی بر اساس مرزهای آنها گزارش های علمی، 5 (1)، 2015. 10.1038/srep14873.
https://doi.org/10.1038/srep14873
[31] S. Strasberg، G. Schaller، T. Brandes، و M. Esposito. ترمودینامیک کوانتومی و اطلاعاتی: یک چارچوب متحد کننده بر اساس برهمکنش های مکرر. Physical Review X, 7 (2), 2017. 10.1103/physrevx.7.021003.
https://doi.org/10.1103/physrevx.7.021003
[32] FLS Rodrigues، G. De Chiara، M. Paternostro، و GT Landi. ترمودینامیک مدل‌های برخورد ضعیف منسجم Physical Review Letters, 123 (11): 140601, 2019. 10.1103/PhysRevLett.123.140601.
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.140601
[33] G. Guarnieri، D. Morrone، B. Çakmak، F. Plastina و S. Campbell. حالت‌های ثابت غیرتعادلی مدل‌های برخورد کوانتومی بدون حافظه Physics Letters A, 384 (24): 126576, 2020. 10.1016/j.physleta.2020.126576.
https://doi.org/10.1016/j.physleta.2020.126576
[34] J. Monsel، M. Fellous-Asiani، B. Huard و A. Auffèves. هزینه انرژی استخراج کار. Physical Review Letters, 124: 130601, 2020. 10.1103/PhysRevLett.124.130601.
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.130601
[35] J. Tabanera، I. Luque، SL Jacob، M. Esposito، F. Barra، و JMR Parrondo. ترموستات های برخورد کوانتومی مجله جدید فیزیک، 24 (2): 023018، 2022. 10.1088/1367-2630/ac4923.
https://doi.org/10.1088/1367-2630/ac4923
[36] KMR Audenaert و S. Scheel. در کانال های واحد تصادفی. مجله جدید فیزیک، 10 (2): 023011، 2008. 10.1088/1367-2630/10/2/023011.
https://doi.org/10.1088/1367-2630/10/2/023011
[37] S. Blanes، F. Casas، JA Oteo، و J. Ros. گسترش magnus و برخی از کاربردهای آن. Physics Reports, 470 (5): 151-238, 2009. 10.1016/j.physrep.2008.11.001.
https://doi.org/10.1016/j.physrep.2008.11.001
[38] B.-G. انگلرت، جی. شوینگر، AO Barut و MO Scully. انعکاس اتم های آهسته از میدان میکرومزر. Europhysics Letters, 14 (1): 25-31, 1991. 10.1209/0295-5075/14/1/005.
https://doi.org/10.1209/0295-5075/14/1/005
[39] S. Haroche، M. Brune، و JM Raimond. به دام انداختن اتم ها توسط میدان خلاء در یک حفره. نامه های یوروفیزیک، 14 (1): 19-24، 1991. 10.1209/0295-5075/14/1/004.
https://doi.org/10.1209/0295-5075/14/1/004
ذکر شده توسط
[1] خورخه تابانرا، اینس لوکه، ساموئل ال. ژاکوب، ماسیمیلیانو اسپوزیتو، فیلیپه بارا و خوان ام آر پاروندو، "ترموستات های برخورد کوانتومی"، مجله جدید فیزیک 24 2, 023018 (2022).
نقل قول های بالا از SAO/NASA Ads (آخرین به روز رسانی با موفقیت 2022-07-16 00:56:19). فهرست ممکن است ناقص باشد زیرا همه ناشران داده های استنادی مناسب و کاملی را ارائه نمی دهند.
On سرویس استناد شده توسط Crossref هیچ داده ای در مورد استناد به آثار یافت نشد (آخرین تلاش 2022-07-16 00:56:18).
این مقاله در Quantum تحت عنوان منتشر شده است Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) مجوز. حق چاپ نزد دارندگان حق چاپ اصلی مانند نویسندگان یا مؤسسات آنها باقی می ماند.
