THERMODYNAMICS ESTOCASTICA OF QUANTIC DEVICES (Q3138458)
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Project Q3138458 in Spain
| Language | Label | Description | Also known as |
|---|---|---|---|
| English | THERMODYNAMICS ESTOCASTICA OF QUANTIC DEVICES |
Project Q3138458 in Spain |
Statements
28,592.3 Euro
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33,638.0 Euro
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85.0 percent
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1 January 2018
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31 December 2021
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UNIVERSIDAD DE LA LAGUNA
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28°29'8.77"N, 16°18'57.38"W
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38023
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EL ESTUDIO DE SISTEMAS ABIERTOS QUE INTERACCIONAN CON DIVERSOS ENTORNOS UTILIZANDO TANTO LA TEORIA DE SISTEMAS CUANTICOS ABIERTOS COMO METODOS ESTOCASTICOS HA ESTABLECIDO LAS BASES DE UNA NUEVA "TERMODINAMICA DE LO MICROSCOPICO". ESTOS DOS ENFOQUES HAN DADO LUGAR A LA TERMODINAMICA CUANTICA, QUE ESTUDIA LA EMERGENCIA DE LOS PRINCIPIOS TERMODINAMICOS A PARTIR DE LA DINAMICA CUANTICA SUBYACENTE, Y LA TERMODINAMICA ESTOCASTICA, QUE DEFINE LAS DISTINTAS CANTIDADES RELEVANTES A NIVEL DE TRAYECTORIAS ALEATORIAS INDIVIDUALES. ESTAS TEORIAS OFRECEN UN MARCO CONSISTENTE EN EL REGIMEN DE ACOPLAMIENTO DEBIL ENTRE EL SISTEMA Y EL ENTORNO MEDIANTE EL USO DE ECUACIONES MAESTRAS. _x000D_ _x000D_ LAS TERMODINAMICAS CUANTICA Y ESTOCASTICA TAMBIEN SE HAN EMPLEADO PROFUSAMENTE EN EL ANALISIS DE MAQUINAS TERMICAS MICROSCOPICAS, CARACTERIZANDOSE LOS FLUJOS DE CALOR Y TRABAJO ANALOGOS A LAS CANTIDADES MACROSCOPICAS. ASI SE HAN OBTENIDO COTAS PARA EL RENDIMIENTO DE LAS MISMAS QUE REPRODUCEN EN GENERAL LOS RESULTADOS CLASICOS. SIN EMBARGO, UNA DE LAS CUESTIONES ABIERTAS ES IDENTIFICAR SITUACIONES EN LAS QUE EL RENDIMIENTO DE UNA MAQUINA CUANTICA SUPERA AL DE UNA MAQUINA CLASICA EQUIVALENTE. EN ESTE SENTIDO SE HA SEÑALADO COMO RECURSO PRINCIPAL LAS COHERENCIAS. ESTE PAPEL UBICUO DE LAS COHERENCIAS EN LA DEFINICION DE LAS PROPIEDADES INTRINSECAMENTE CUANTICAS LAS CONVIERTEN EN UN OBJETO DE ESTUDIO EN SI MISMAS. EN TODOS ESTOS CONTEXTOS LAS ECUACIONES MAESTRAS GOBIERNAN LA EVOLUCION DE LOS VALORES MEDIOS DE LAS CANTIDADES TERMODINAMICAS. NO OBSTANTE, CADA VEZ ES MAS NECESARIO PROFUNDIZAR EN EL PAPEL DE LAS FLUCTUACIONES EN LOS SISTEMAS IMPLEMENTADOS EN LOS LABORATORIOS. EN ESE SENTIDO PRETENDEMOS ESTUDIAR LAS FLUCTUACIONES ASOCIADAS A CADA UNO DE LOS DIFERENTES CIRCUITOS QUE CONSTITUYEN LAS MAQUINAS TERMICAS COMPUESTAS POR NIVELES DISCRETOS. _x000D_ _x000D_ ADICIONALMENTE, EN EL REGIMEN DE ACOPLAMIENTO DEBIL SE HA ESTUDIADO EL TRANSPORTE ENERGETICO A TRAVES DE CONDUCTORES TERMICOS, TANTO CLASICOS COMO CUANTICOS, ENTRE DOS ENTORNOS A DIFERENTE TEMPERATURA. POR EJEMPLO, HEMOS ENCONTRADO UNA RELACION DIRECTA ENTRE LAS DISTINTAS DE DISPOSICIONES ESPACIALES DE UNA CADENA DE IONES CON SUS PROPIEDADES DE TRANSPORTE ENERGETICO. EN ESTE PROYECTO PRETENDEMOS ABORDAR EL CONTROL DE LAS CORRIENTES DE CALOR MEDIANTE EL USO DE DIFERENTES ESPECIES ATOMICAS Y POTENCIALES DE CONFINAMIENTO. _x000D_ _x000D_ OTRO OBJETIVO DE ESTE PROYECTO ES ANALIZAR SI PROTOCOLOS DE MEDIDA CUANTICA Y REALIMENTACION PERMITEN MANTENER LAS COHERENCIAS EN LOS ESTADOS ESTACIONARIOS DE MAQUINAS CUANTICAS, RESULTANDO EN UNA MEJORA DEL FUNCIONAMIENTO ESTACIONARIO. EL ESTUDIO DE CONDUCTORES Y MAQUINAS TERMICAS CONVERGE EN EL ANALISIS DE CICLOS TERMODINAMICOS IMPLEMENTADOS EN CADENAS DE ATOMOS O IONES MEDIANTE POTENCIALES QUE VARIAN EN TIEMPO REAL, PARA LOS QUE YA EXISTEN PROPUESTAS EXPERIMENTALES. PRETENDEMOS REALIZAR UN ANALISIS TERMODINAMICO DETALLADO DE ESTOS SISTEMAS. HASTA ESTE PUNTO HEMOS SUPUESTO UN ACOPLAMIENTO DEBIL ENTRE EL SISTEMA Y EL ENTORNO. UN PROBLEMA RELEVANTE EN LA ACTUALIDAD ES LA IDENTIFICACION DE LAS CANTIDADES ANALOGAS A LAS TERMODINAMICAS MACROSCOPICAS EN EL REGIMEN DE ACOPLAMIENTO FUERTE. PRETENDEMOS ANALIZAR EN EL FUNCIONAMIENTO DE MAQUINAS TERMICAS EN ESTE REGIMEN. (Spanish)
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THE STUDY OF OPEN SYSTEMS INTERACTING WITH SEVERAL ENVIRONMENTS BY USING BOTH THE THEORY OF OPEN QUANTUM SYSTEMS AND STOCHASTIC METHODS HAS LAID THE FOUNDATIONS OF A NEW ''MICROSCOPIC THERMODYNAMICS''. THESE TWO MAIN APPROACHES ARE USUALLY REFERRED TO AS THE QUANTUM THERMODYNAMICS, WHICH STUDIES THE EMERGENCE OF THE THERMODYNAMIC PRINCIPLES FROM THE UNDERLYING QUANTUM DYNAMICS, AND THE STOCHASTIC THERMODYNAMICS, WHICH DEFINES THE PROPER QUANTITIES AT THE LEVEL OF INDIVIDUAL RANDOM TRAJECTORIES. THESE THEORIES PROVIDE A CONSISTENT FRAMEWORK IN THE WEAK SYSTEM-ENVIROMENT COUPLING REGIME BY EMPLOYING MASTER EQUATIONS. _x000D_ _x000D_ THE QUANTUM AND STOCHASTIC THERMODYNAMICS HAVE ALSO BEEN EMPLOYED IN ORDER TO ANALYZE MICROSCOPIC THERMAL MACHINES, WORK AND HEAT FLUXES HAVE BEEN CHARACTERIZED USING PROPER DEFINITIONS THAT ARE CONSISTENT WITH THEIR MACROSCOPIC COUNTERPARTS. THUS, SUCH MACHINES GENERALLY FULFILL PERFOMANCE BOUNDS THAT ARE ANALOGOUS TO THE CLASSICAL ONES. HOWEVER, AN OPEN AND INTERESTING CHALLENGE IS TO IDENTIFY SITUATIONS FOR WHICH THE PERFORMANCE OF A QUANTUM MACHINE IS ABOVE THE CORRESPONDING CLASSICAL COUNTERPART. IN THIS SENSE, COHERENCES HAVE BEEN POINTED OUT AS THE MAIN RESOURCE. THIS UBIQUITUS ROLE OF COHERENCES IN THE VERY DEFINITION OF QUANTUMNESS MAKES THEM AN OBJECT OF STUDY IN THEMSELVES. WITHIN ALL THESE APPROACHES, MASTER EQUATIONS DESCRIBE THE EVOLUTION OF THE MEAN VALUES OF THE TERMODYNAMIC QUANTITIES. NEVERTHELESS, IT IS INCREASINGLY IMPORTANT TO STUDY IN DEPTH THE ROLE OF THE FLUCTUATIONS IN THE EXPERIMENTAL IMPLEMENTATION OF QUANTUM MACHINES. FOR THIS REASON, ONE OF OUR OBJECTIVES IS TO CHARACTERIZE THE FLUCTUATIONS ASSOCIATED WITH THE DIFFERENT CONSTITUENT CIRCUITS OF THERMAL MACHINES WITH DISCRETE LEVELS._x000D_ _x000D_ MOREOVER, IN THE WEAK COUPLING REGIME HAS BEEN STUDIED THE ENERGY TRANSPORT THROUGH QUANTUM AND CLASSICAL THERMAL CONDUCTORS COUPLED TO TWO BATHS AT DIFFERENT TEMPERATURES. FOR INSTANCE, WE HAVE FOUND A DIRECT LINK BETWEEN THE SPATIAL ARRANGEMENT OF ION CHAINS AND THEIR ENERGY TRANSPORT PROPERTIES. IN THIS PROJECT, WE HAVE THE AIM OF UNDERSTANDING HOW TO CONTROL THE HEAT CURRENTS BY CONSIDERING DIFFERENT IONS AND SHAPES OF THE CONFINEMENT POTENTIAL. _x000D_ _x000D_ BESIDES, WE PRETEND TO ANALYZE WHETHER QUANTUM MEASUREMENTS AND FEEDBACK PROTOCOLS CAN PRESERVE THE COHERENCES IN THE STEADY STATE OF QUANTUM MACHINES AND MOST IMPORTANTLY, WHETHER THIS RESULTS IN AN IMPROVEMENT IN THE DEVICE FUNCTIONING. THE STUDIES OF CONDUCTORS AND THERMAL MACHINES COVERGE TOWARDS A UNIQUE IDENTITY WHEN CONSIDERING THERMODYNAMIC CYCLES IMPLEMENTED WITH ION OR ATOM CHAINS BY USING REAL-TIME CONTROL OVER THE CONFINEMENT POTENTIAL. OUR AIM IS TO CHARACTERIZE THIS EXPERIMENTALLY ACCESIBLE SET UP FROM A THERMODYNAMIC POINT OF VIEW. UNTIL NOW WE HAVE ASSUMED THAT THE COUPLING BETWEEN THE SYSTEM AND THE ENVIRONMENT IS WEAK. CURRENTLY, A RELEVANT CHALLENGE IS THE IDENTIFICATION OF THERMODYNAMICALLY CONSISTENT QUANTITIES IN THE STRONG COUPLING REGIME. WE PRETEND TO DEAL WITH THESE PROPER QUANTITIES AND UNDERSTAND THEIR NEW FEATURES IN THIS ALMOST UNEXPLORED REGIME. (English)
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San Cristóbal de La Laguna
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Identifiers
FIS2017-82855-P
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