1יחידת המחקר של מערכות מורכבות ומכניקה סטטיסטית, פיזיקה ומדעי החומרים, אוניברסיטת לוקסמבורג, L-1511 Luxembourg, GD Luxembourg
2מכון קבלי לפיזיקה תיאורטית, אוניברסיטת קליפורניה, סנטה ברברה, CA 93106 סנטה ברברה, ארה"ב
3Departamento de Estructura de la Materia, Física Térmica y Electrónica ו-GISC, Universidad Complutense Madrid, 28040 מדריד, ספרד
4Departamento de Física, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Chile, 837.0415 Santiago, Chile
מצא את העיתון הזה מעניין או רוצה לדון? סקייט או השאירו תגובה ב- SciRate.
תַקצִיר
אנו רואים התנגשות בין חלקיק נע למערכת קבועה, שלכל אחת יש דרגות חופש פנימיות. אנו מזהים את המשטר שבו תנועת החלקיק פועלת כמקור עבודה למערכת הפנימית המשותפת, מה שמוביל לשינויי אנרגיה המשמרים את האנטרופיה. משטר זה נוצר כאשר לחלקיק יש אנרגיה קינטית גבוהה ומצב התנועה הקוונטי שלו רחב בתנופה וצר במרחב, בין אם טהור או מעורב. במקרה זה, מפת הפיזור השולטת בדינמיקה של דרגות החופש הפנימיות הופכת ליחידה ומקבילה לזו של אינטראקציה תלוית זמן בין דרגות החופש הפנימיות של המערכות המתנגשות. מכאן נובע שהאנרגיה הקינטית שאבד החלקיק במהלך ההתנגשות הקוונטית האוטונומית עולה בקנה אחד עם העבודה שבוצעה על ידי האינטראקציה התלויה בזמן. לאחרונה הוכח כי התנגשויות עם חלקיקים פועלות כמקורות חום בתנאים מתאימים; כאן אנו מראים שהם יכולים לשמש גם כמקורות עבודה. זה פותח נקודות מבט מעניינות לניסוחים של תרמודינמיקה קוונטית בתוך תורת הפיזור.
תמונה מוצגת: פיזור והגדרות תלויות זמן שנחשבו במחקר שלנו. בראשון, האינטראקציה מתרחשת באופן אוטונומי במרחב באמצעות פוטנציאל $V(x)$: מערכת $A$ קבועה בעוד שלחלקיק הנכנס יש דרגות חופש קינטיות $X$ ודרגות חופש פנימיות $B$. באחרון, האינטראקציה בין $A$ ל-$B$ מתרחשת בזמן באמצעות אינטראקציה תלוית זמן $tilde{V}(t)$. שימו לב שהפוטנציאלים $V(x)$ ו-$tilde{V}(t)$ בדרך כלל אינם זהים.
סיכום פופולרי
מאמר זה מתייחס לפיזור של חלקיק נכנס על ידי מערכת קבועה. אנו מראים שתהליך פיזור זה מדגמן מודל אינטראקציה חוזרת על המבנה הפנימי של מערכת החלקיקים המפרק כאשר לחלקיק יש אנרגיה קינטית גבוהה ומצב התנועה הקוונטי שלו רחב במומנטום וצר במרחב, בין אם טהור או מעורב - תוצאות עבודה , במקרה זה, משינויים באנרגיה קינטית של החלקיק הנכנס. מאחר שזוהו לאחרונה גם תנאים להתנהגות של חלקיקים נכנסים כמקור חום, העבודה שלנו מציעה שבעיות פיזור עשויות לספק שטח עשיר לחקור תרמודינמיקה קוונטית.
► נתוני BibTeX
► הפניות
[1] ח.-פ. ברויאר ופ. פטרוצ'יון. התיאוריה של מערכות קוונטיות פתוחות. הוצאת אוניברסיטת אוקספורד, אוקספורד, 2007. 10.1093/acprof:oso/9780199213900.001.0001.
https: / / doi.org/ 10.1093 / acprof: oso / 9780199213900.001.0001
[2] A. Rivas ו-SF Huelga. פתח את מערכות קוונטים. שפרינגר, ברלין, 2012. 10.1007/978-3-642-23354-8.
https://doi.org/10.1007/978-3-642-23354-8
[3] ET Jaynes ו-FW קאמינגס. השוואה בין תיאוריות קרינה קוונטיות וסמי-קלאסיות עם יישום על קרן אלומה. הליכים של ה-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, ו-F. Laloe. מכניקת קוונטים, כרך 2: מומנטום זוויתי, ספין ושיטות קירובים. ג'ון ווילי ובניו, 1991.
[5] C. Cohen-Tannoudji, J. Dupont-Roc, and G. Grynberg. אינטראקציות אטום-פוטון: תהליכים ויישומים בסיסיים. ג'ון ווילי ובניו, 1998. 10.1002/9783527617197.
https: / / doi.org/ 10.1002 / 9783527617197
[6] S. Haroche ו-J.-M. ריימונד. חקר הקוונטים: אטומים, חללים ופוטונים. הוצאת אוניברסיטת אוקספורד, אוקספורד, 2006. 10.1093/acprof:oso/9780198509141.001.0001.
https: / / doi.org/ 10.1093 / acprof: oso / 9780198509141.001.0001
[7] י' אהרונוב וד' בוהם. זמן בתורת הקוונטים ויחס אי הוודאות לזמן ולאנרגיה. 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, and J. Oppenheim. מכונות קוונטיות אוטונומיות ושעונים בגודל סופי. Annales Henri Poincaré, 20 (1): 125–218, 2019. 10.1007/s00023-018-0736-9.
https://doi.org/10.1007/s00023-018-0736-9
[9] פ' טוקנר ופ' הנגגי. היבטים של עבודה קוונטית. Physical Review E, 93 (2), 2016. 10.1103/physreve.93.022131.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreve.93.022131
[10] W. Niedenzu, M. Huber, and E. Boukobza. מושגי עבודה במנועי חום קוונטי אוטונומיים. 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, and C. Van den Broeck. ייצור אנטרופיה כמתאם בין מערכת למאגר. New Journal of Physics, 12 (1): 013013, 2010. 10.1088/1367-2630/12/1/013013.
https://doi.org/10.1088/1367-2630/12/1/013013
[12] ר' קוסלוף. תרמודינמיקה קוונטית: נקודת מבט דינמית. אנטרופיה, 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, and A. Acín. עבודה ניתנת לחילוץ מתאמים. סקירה פיזית X, 5 (4): 041011, 2015. 10.1103/physrevx.5.041011.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevx.5.041011
[14] S. Vinjanampathy ו-J. Anders. תרמודינמיקה קוונטית. פיזיקה עכשווית, 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, and G. Adesso, עורכים. תרמודינמיקה במשטר הקוונטי. Springer, Cham, 2018. 10.1007/978-3-319-99046-0.
https://doi.org/10.1007/978-3-319-99046-0
[16] מ' רזאווי. תורת הקוונטים של מנהור. World Scientific Publishing, סינגפור, 2003. 10.1142/4984.
https: / / doi.org/ 10.1142 / 4984
[17] ד בלקיץ'. עקרונות תורת הפיזור הקוונטי. הוצאת המכון לפיזיקה, בריסטול, 2004.
[18] JR טיילור. תורת הפיזור: תורת הקוונטים של התנגשויות לא יחסיות. דובר פרסומים, ניו יורק, 2006.
[19] י.ו. נזרוב וי.מ. בלנטר. הובלה קוונטית. הוצאת אוניברסיטת קיימברידג', קיימברידג', 2009. 10.1017/cbo9780511626906.
https: / / doi.org/ 10.1017 / cbo9780511626906
[20] A. Bruch, C. Lewenkopf, and F. von Oppen. גישה של לנדואר-בוטטיקר לתרמודינמיקה קוונטית משולבת חזק: דואליות פנים-חוץ של התפתחות האנטרופיה. Physical Review Letters, 120 (10): 107701, 2018. 10.1103/PhysRevLett.120.107701.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.107701
[21] ר' דומקה. מגבלת הצפיפות הנמוכה עבור מערכת ברמת N המקיימת אינטראקציה עם גז Bose או Fermi חופשי. תקשורת בפיזיקה מתמטית, 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, and A. Zeilinger. דה-קוהרנטיות התנגשות נצפתה באינטרפרומטריה של גלי החומר. Physical Review Letters, 90 (16), 2003. 10.1103/physrevlett.90.160401.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.90.160401
[23] ק הורנברגר. משוואת אב עבור חלקיק קוונטי בגז. Physical Review Letters, 97 (6), 2006. 10.1103/physrevlett.97.060601.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.97.060601
[24] ק הורנברגר. גישת ניטור לדינמיקה קוונטית פתוחה באמצעות תורת הפיזור. Europhysics Letters, 77 (5): 50007, 2007. 10.1209/0295-5075/77/50007.
https://doi.org/10.1209/0295-5075/77/50007
[25] ק' הורנברגר וב' וקיני. ניטור גזירת משוואת בולצמן הקוונטית. Physical Review A, 77 (2), 2008. 10.1103/physreva.77.022112.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.77.022112
[26] M. Lostaglio. סקירה מבוא של גישת תורת המשאבים לתרמודינמיקה. דוחות על התקדמות בפיזיקה, 82 (11): 114001, 2019. 10.1088/1361-6633/ab46e5.
https://doi.org/10.1088/1361-6633/ab46e5
[27] SL Jacob, M. Esposito, JMR Parrondo, ו-F. Barra. תרמליזציה המושרה על ידי פיזור קוונטי. PRX Quantum, 2 (2), 2021. 10.1103/prxquantum.2.020312.
https: / / doi.org/ 10.1103 / prxquantum.2.020312
[28] ל"ד לנדאו וא"מ ליפשיץ. מכניקת קוונטים: תיאוריה לא יחסיות. הוצאת פרגמון, אוקספורד, 1977. 10.1016/C2013-0-02793-4.
https://doi.org/10.1016/C2013-0-02793-4
[29] ג'יי ג'יי סאקראי. מכניקת קוונטים מודרנית (מהדורה מתוקנת). אדיסון-וסלי, 1993.
[30] פ' בארה. העלות התרמודינמית של הנעת מערכות קוונטיות לפי גבולותיהן. דוחות מדעיים, 5 (1), 2015. 10.1038/srep14873.
https: / / doi.org/ 10.1038 / srep14873
[31] S. Strasberg, G. Schaller, T. Brandes, and M. Esposito. תרמודינמיקה קוונטית ומידע: מסגרת מאחדת המבוססת על אינטראקציות חוזרות ונשנות. 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, ו-GT Landi. תרמודינמיקה של מודלים התנגשות קוהרנטיים חלשים. 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, and S. Campbell. מצבים יציבים לא בשיווי משקל של מודלים של התנגשות קוונטית חסרת זיכרון. 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, and A. Auffèves. העלות האנרגטית של מיצוי העבודה. 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, and JMR Parrondo. תרמוסטטים קוונטיים להתנגשות. New Journal of Physics, 24 (2): 023018, 2022. 10.1088/1367-2630/ac4923.
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / ac4923
[36] קמ"ר אודנארט וש. שיל. בערוצים אוניטריים אקראיים. New Journal of Physics, 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, and J. Ros. הרחבת מגנוס וחלק מהיישומים שלה. 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] ב.-ג. Englert, J. Schwinger, AO Barut, ו-MO Scully. משקף אטומים איטיים משדה מיקרומאסר. 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, and JM Raimond. לכידת אטומים על ידי שדה הוואקום בחלל. Europhysics Letters, 14 (1): 19–24, 1991. 10.1209/0295-5075/14/1/004.
https://doi.org/10.1209/0295-5075/14/1/004
מצוטט על ידי
[1] חורחה טבנרה, אינס לוקה, סמואל ל. ג'ייקוב, מסימיליאנו אספוסיטו, פליפה בארה וחואן MR Parrondo, "תרמוסטטים קוונטיים להתנגשות", כתב העת החדש לפיזיקה 24 2, 023018 (2022).
הציטוטים לעיל הם מ- מודעות SAO / NASA (עודכן לאחרונה בהצלחה 2022-07-16 00:56:19). הרשימה עשויה להיות שלמה מכיוון שלא כל בעלי האתרים מספקים נתוני ציטוט ראויים ומלאים.
On השירות המוזכר של קרוסרף לא נמצאו נתונים על ציטוט עבודות (ניסיון אחרון 2022-07-16 00:56:18)
מאמר זה מתפרסם בקוונטים תחת התקציב ייחוס Creative Commons 4.0 הבינלאומי (CC BY 4.0) רישיון. זכויות יוצרים נשארות עם בעלי זכויות היוצרים המקוריים כמו המחברים או מוסדותיהם.
