Foundations and applications of quantum thermodynamics: coupled double quantum dots heat engines
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/25815 |
Resumo: | Quantum thermodynamics is an emergent theory in physics that investigates thermodynamic properties of small systems where the quantum effects become relevant. This study relies upon the proposal of a conceptual design for a quantum thermal machine using a model of coupled double quantum dots (DQDs), each DQD with an excess electron to interact, as the working medium. A general review on the foundations of classical and quantum thermodynamics is provided as well as the characterization of the quantum dots used in the proposed heat engine. The machine operates as an Otto engine in equilibrium conditions; our analysis shows the appearance of different regimes of operations as we adjust external parameters. These operation modes being the heater, the heat engine, or the refrigerator can also be alternated when considering the effects due to the quantum tunneling of a single electron between each quantum dot in the DQDs. |
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Foundations and applications of quantum thermodynamics: coupled double quantum dots heat enginesTermodinâmica quânticaMáquinas térmicas quânticasPontos quânticosQuantum thermodynamicsQuantum Heat MachinesQuantum dotsPontos quânticos duplos acopladosPontos quânticos duplosCoupled double quantum dotsDouble quantum dotsCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICAQuantum thermodynamics is an emergent theory in physics that investigates thermodynamic properties of small systems where the quantum effects become relevant. This study relies upon the proposal of a conceptual design for a quantum thermal machine using a model of coupled double quantum dots (DQDs), each DQD with an excess electron to interact, as the working medium. A general review on the foundations of classical and quantum thermodynamics is provided as well as the characterization of the quantum dots used in the proposed heat engine. The machine operates as an Otto engine in equilibrium conditions; our analysis shows the appearance of different regimes of operations as we adjust external parameters. These operation modes being the heater, the heat engine, or the refrigerator can also be alternated when considering the effects due to the quantum tunneling of a single electron between each quantum dot in the DQDs.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESTermodinâmica Quântica é uma teoria emergente na física que investiga as propriedades termodinâmicas de sistemas pequenos onde efeitos quânticos se tornam relevantes. Este estudo se baseia na proposta de uma máquina térmica quântica usando um modelo de pontos quânticos duplos acoplados, cada ponto quântico duplo com um elétron excedente para interagir, como a substância de trabalho. Uma revisão geral dos fundamentos da termodinâmica clássica e quântica é fornecida, assim como a caracterização dos pontos quânticos usados na máquina térmica proposta. A máquina opera como um motor de Otto em condições de equilíbrio; nossa análise mostra o surgimento de diferentes regimes de operações à medida que ajustamos parâmetros externos. Esses modos de operação sendo o aquecedor, o motor térmico, ou o refrigerador também podem ser alternados ao considerar os efeitos devido ao tunelamento quântico de um único elétron entre cada ponto quântico nos pontos quânticos duplos.Universidade Federal da ParaíbaBrasilFísicaPrograma de Pós-Graduação em FísicaUFPBFilgueiras, Cleversonhttp://lattes.cnpq.br/8032947427576549Oliveira, Jefferson Luan Diniz de2023-01-19T17:56:54Z2021-10-082023-01-19T17:56:54Z2021-07-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/25815porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2023-05-22T17:07:39Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/25815Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.bropendoar:2023-05-22T17:07:39Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false |
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