بررسي ترموديناميك كوانتومي دريك سامانه اتم-كاواك با برهمكنش جينز-كامينگز

Quantum Thermodynamics of an atom-cavity system with Jaynes-Cummings interaction

در اين پژوهش به معرفي ايده ترموديناميك كوانتومي براساس مفاهيم پايه اي مكانيك آماري و مكانيك كوانتومي پرداخته ايم. در ادامه به بررسي چارچوب فرايندهاي غيرتعادلي در سامانه هاي كوانتومي پرداخته ايم و چگونگي محاسبه كميت هايي مانند كار و آنتروپي بازگشت ناپذير را در اين فرايندها، معرفي مي نماييم. سپس نتايج به دست آمده را بر روي سامانه اتم-كاواك در برهم كنش جينز-كامينگز در دو حالت جفت شدگي ضعيف و قوي اتم-كاواك، به كار بسته ايم. در اينجا نظريه ها و محاسبات مبتني بر سامانه هاي كوانتومي بسته بوده و درنتيجه با در نظر گرفتن يك كاواك خوب از نشت فوتوني و جفت‌شدگي ميدان آن با محيط بيرون از آن صرفنظر شده است.

In this paper we give an introduction to the ideas of quantum thermodynamics, using only basic concepts from quantum and statistical mechanics. Then, we discuss the framework of non-equilibrium processes in quantum systems and introduce how to calculate quantities such as work and irreversible entropy in these processes. We then apply these results to the problem of atom-cavity system while their interaction describe by Jaynes-Cummings model with both weak and strong atom-cavity coupling. Here, we introduce the concept of quantum thermodynamics of close quantum system and so by considering a good cavity, coupling of cavity modes with its reservoir has been omitted.