Quantum refrigerators operating under effective negative temperatures

• Autor(a) principal: Damas, Gabriella Gonçalves
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFG
• dARK ID: ark:/38995/001300000f5sd
• Texto Completo: http://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/12766
• topic: Termodinâmica quântica; Refrigeradores quânticos; Temperatura negativa; Quantum thermodynamics; Quantum refrigerators; Negative temperature; CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::AREAS CLASSICAS DE FENOMENOLOGIA E SUAS APLICACOES

Ao longo das últimas décadas, uma nova teoria tem sido desenvolvida com o intuito de descrever a termodinâmica de sistemas quânticos microscópicos, a qual ficou conhecida como termodinâmica quântica. Uma aplicação interessante dessa teoria está no desenvolvimento de motores térmicos nos quais a substância de trabalho é um sistema quântico microscópico, esses dispositivos passaram a ser conhecidos como motores térmicos quânticos. Dentro desse contexto, o estudo de refrigeradores quânticos tem atraído bastante atenção especialmente para sua aplicação potencial em sistemas nanoscópicos. Nesse contexto, a presente dissertação apresenta dois estudos relacionados a um refrigerador quântico autônomo. No primeiro estudo, abordamos um refrigerador autônomo composto por três qubits operando com um dos reservatórios com temperaturas negativas, que tem como finalidade resfriar um dos qubits. Encontramos os valores da temperatura mais baixa possível que o qubit de interesse atinge ao fixar os parâmetros relevantes e também analisamos o limite para resfriar o qubit arbitrariamente próximo ao zero absoluto. Procedemos assim a um estudo comparativo mostrando que reservatórios com temperaturas negativas efetivas são mais poderosos do que aqueles em temperaturas positivas para resfriar o qubit de interesse. No segundo estudo, realizamos um estudo de caso de um refrigerador quântico operando na presença de reservatórios térmicos bosônicos ou fermiônicos, e mostramos que os banhos fermiônicos apresentam vantagens sobre os bosônicos. Por fim, é feita uma discussão sobre o uso de reservatórios com população invertida e a medida de eficiência utilizada para esses sistemas.