Work statistics in open quantum systems

Samu Suomela

Research output: ThesisDoctoral ThesisCollection of Articles

Abstract

Nopea kehitys pienten komponenttien valmistamisessa on tehnyt tarpeelliseksi laajentaa termodynamiikan konseptit pieniin systeemeihin ja lopulta kvanttimekaanisiin systeemeihin. Näiden systeemien pienen koon takia termodynaamisia suureita, kuten työtä ja lämpöä, ei voida kuvata pelkällä keskiarvolla, vaan koko jakauma täytyy ottaa huomioon. Tässä väitöskirjassa tutkitaan työn statistiikkaa avoimissa kvanttisysteemeissä. Väitöskirjassa näytetään, että työn määritelmät, jotka ovat yhtenevät suljetuille systeemeille, voivat johtaa eri tuloksiin avoimissa kvanttisysteemeissä. Työssä laajennetaan myös työn fluktuaatiorelaatiot lähes adiabaattisesti ajasta riippuviin systeemeihin. Väitöskirjassa kehitetään myös malli, joka ottaa huomioon ympäristön äärellisen koon. Tämä malli mahdollistaa työn mittaamiseen ehdotettujen kokeiden mallintamisen, joissa ympäristön koon täytyy olla pieni lämmönvaihdon mittaamiseksi. Mallille kehitetään myös stokastinen vastine, joka mahdollistaa stokastisen termodynaamikan käytön työn ja lämmön analysoimiseen. Väitöskirjassa kehitetyt menetelmät mahdollistavat termodynamiikan tutkimisen systeemeissä, joita ei tavanomaisilla menetelmillä pystytä tutkimaan.
Translated title of the contributionTyön statistiikka avoimissa kvanttimekaanisissa systeemeissä
Original languageEnglish
QualificationDoctor's degree
Awarding Institution
  • Aalto University
Supervisors/Advisors
  • Ala-Nissilä, Tapio, Supervising Professor
  • Ala-Nissilä, Tapio, Thesis Advisor
Publisher
Print ISBNs978-952-60-7264-7
Electronic ISBNs978-952-60-7263-0
Publication statusPublished - 2017
MoE publication typeG5 Doctoral dissertation (article)

Keywords

  • open quantum systems
  • work fluctuations
  • stochastic thermodynamics
  • quantum jump method
  • finite environment

Cite this