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Disertación de Maestría
DOI
https://doi.org/10.11606/D.76.2022.tde-17082022-092950
Documento
Autor
Nombre completo
Lais dos Anjos de Jesus Silva
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Carlos, 2022
Director
Tribunal
Brito, Frederico Borges de (Presidente)
Bernardo, Bertúlio de Lima
Huguenin, Jose Augusto Oliveira
Título en portugués
Verificação da taxa do trabalho quântico em um sistema simples
Palabras clave en portugués
Equação mestra
Potência de sistemas quânticos
Sistemas quânticos abertos
Termodinâmica quântica
Trabalho
Resumen en portugués
A área da termodinâmica quântica surgiu com o objetivo de identificar como conceitos e princípios da termodinâmica clássica, aplicada em sistemas macroscópicos, podem ser generalizados para aplicação em sistemas quânticos. Nessa perspectiva, é comum imaginar o sistema quântico aberto como uma máquina, cuja operação ocorre na presença de um ambiente que nem sempre encontra-se em um estado de equilíbrio térmico. Outro aspecto distinto da termodinâmica usual é o fato desse ambiente ter que ser tratado como um sistema quântico em diversas situações de interesse atual. Neste trabalho estudamos um universo quântico composto por um sistema de dois níveis (que faz a vez do sistema quântico aberto) interagindo com um pulso de fóton único (que desempenha o papel de ambiente do nosso sistema de interesse). Seguindo a prescrição adotada na literatura para interpretar as trocas energéticas nas formas de calor e trabalho, verificamos que a interação entre as partes do nosso universo quântico permite a observação dessas duas formas. Nessa dissertação, buscamos verificar como as condições impostas ao sistema interferem no trabalho, ou seja, como podemos alterar a quantidade e a taxa temporal com que o trabalho será executado. Essa verificação foi feita olhando para o comportamento da potência fixando o valor do trabalho e alterando o conjunto de parâmetros do sistema dos quais ela dependia. Dessa forma, conseguimos relacionar algumas mudanças no comportamento da potência devido a mudanças nos parâmetros do sistema.
Título en inglés
Verification of quantum work rate in a simple system
Palabras clave en inglés
Master equation
Power of quantum systems
Quantum open systems
Quantum thermodynamics
Work
Resumen en inglés
The field of quantum thermodynamics emerged intending to identify how concepts and principles of classical thermodynamics, applied to macroscopic systems, can be generalized for application to quantum systems. From this perspective, it is common to imagine the open quantum system as a machine, whose operation takes place in the presence of an environment that is not always in a state of thermal equilibrium. Another distinct aspect of the usual thermodynamics is the fact that this environment has to be treated as a quantum system in several situations of current interest. In this work we study a quantum universe composed of a two-level system (which takes the place of the open quantum system) interacting with a single photon pulse (which plays the role of the environment of our system of interest). Following the prescription adopted in the literature to interpret the energetic exchanges in the forms of heat and work, we verified that the interaction between the parts of our quantum universe allows the observation of these two forms. In this dissertation, we seek to verify how the conditions imposed on the system interfere with the work, that is, how we can change the amount and temporal rate with which the work will be performed. This verification was done by looking at the behavior of power by fixing the value of work and changing the set of system parameters on which it depended. In this way, we were able to relate some changes in power behavior due to changes in system parameters.
 
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Fecha de Publicación
2022-09-13
 
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