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Ver el documento (formato PDF)   Freitas, José Nahuel.  "Termodinámica y simulaciones cuánticas en trampas de iones"  (2017-03-23)
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
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Resumen:
En esta tesis se estudian fundamentos de termodinámica en sistemas cuánticos lineales. Se desarrolla una teoría general que permite estudiar procesos periódicos sobre redes armónicas acopladas a entornos bosónicos. Se muestra cómo las leyes usuales de la termodinámica clásica emergen a partir de la dinámica determinista del sistema. Además, los resultados obtenidos son utilizados para estudiar procesos termodinámicos en situaciones arbitrariamente alejadas del equilibrio térmico y del límite termodinámico. El formalismo desarrollado aquí es exacto y no requiere de ciertas aproximaciones que son comunmente usadas en la literatura (acoplamiento débil y dinámica Markoviana). Esto permite entender cuáles son las consecuencias de utilizar estas aproximaciones, y establecer precisamente el rango en el que pueden ser aplicadas, lo cuál es de utilidad en otros modelos donde una solución exacta no es posible. Este desarrollo también aclara ciertas confusiones existentes en la literatura respecto de la versión dinámica de la tercera ley de la termodinámica, dado que se obtiene una demostración novedosa de la validez de esta ley para una familia general de máquinas térmicas. Por último, se proponen experimentos en sistemas de iones atrapados para simular procesos de transporte de energía y transiciones de fase en materiales magnéticos.

Abstract:
This thesis studies foundations of thermodynamics in quantum linear systems. A general theory is developed to study periodic processes in harmonic networks that are connected to bosonic reservoirs. It is shown how the usual thermodynamical laws emerge from the deterministic dynamics of the system. Furthermore, the obtained results are employed to study thermodynamical processes in non-equilibrium regimes which are far from the thermodynamical limit. The developed formalism is exact and does not require some approximations that are commonly used in the literature (the weak coupling and Markovian limits). This feature allows to understand what are the consequences of using these approximations, and to establish precisely when they can be employed, which is useful in other models where an exact solution is not available. This development also clarifies some confusions existing in the literature regarding the dynamical version of the third law of thermodynamics, since it is possible to obtain a novel proof of its validity for a general family of thermal machines. Finally, some experiments with trapped ions are proposed to simulate energy transport processes and phase transitions in magnetic materials.

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Registro:
Título : Termodinámica y simulaciones cuánticas en trampas de iones     =    Thermodynamics and quantum simulations in ion traps
Autor : Freitas, José Nahuel
Director : Paz, Juan Pablo
Consejero : Caputo, Cristina
Jurados : Calzetta, Esteban  ; Saraceno, Marcos  ; Rossignoli, Raúl
Año : 2017-03-23
Editor : Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Filiación : Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Departamento de Física
Grado obtenido : Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Físicas
Ubicación : Preservación - http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_6153_Freitas
Idioma : Inglés
Area Temática : Física / Física Cuántica
Palabras claves : INFORMACION CUANTICA; TERMODINAMICA CUANTICA; SIMULACIONES CUANTICAS; SISTEMAS CUANTICOS ABIERTOS; REFRIGERADORES CUANTICOS; QUANTUM INFORMATION; QUANTUM THERMODYNAMICS; QUANTUM SIMULATIONS; OPEN QUANTUM SYSTEMS; QUANTUM REFRIGERATORS
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