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Autonomous quantum Maxwell's demon using superconducting devices

Gabriela Fernandes Martins Frederico Borges de Brito

2019

Localização: IFSC - Inst. Física de São Carlos    (https://doi.org/10.11606/D.76.2019.tde-20092019-163128 )(Acessar)

  • Título:
    Autonomous quantum Maxwell's demon using superconducting devices
  • Autor: Gabriela Fernandes Martins
  • Frederico Borges de Brito
  • Assuntos: FÍSICA MODERNA; DISPOSITIVOS SUPERCONDUTORES; SISTEMA QUÂNTICO; SUPERCONDUTIVIDADE; Demônio De Maxwell; Maxwell&Rsquo S Demon; Open Quantum Systems; Sistemas Quânticos Abertos; Superconducting Devices
  • Notas: Dissertação (Mestrado)
  • Descrição: Nos últimos anos, com a evolução da tecnologia que permite o controle de sistemas nano-mesoscópicos, a possibilidade de se implementar um demônio de Maxwell despertou muito interesse. A sua versão clássica já foi realizada experimentalmente com sucesso em sistemas fotônicos e eletrônicos e atualmente a versão quântica tem sido amplamente estudada. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é desenvolver um protocolo para a implementação de uma versão quântica de um demônio de Maxwell autônomo utilizando dispositivos supercondutores. O sistema é composto por um Asymmetrical Single-Cooper-Pair Transistor, ASCPT, que possui as suas extremidades em contato com banhos térmicos, sendo que o banho à esquerda possui uma temperatura inferior ao da direita. E por um dispositivo composto por dois Cooper-Pair Boxes, CPB’s, interagentes, denominado ECPB, sigla para Extended Cooper-Pair Box. O ECPB também se encontra em contato com um banho e possui uma característica genuinamente quântica, emaranhamento, sendo descrito por seus estados antissimétrico e simétrico, que se acoplam capacitivamente ao ASCPT com intensidades distintas. Encontrou-se que em um regime de operação específico a dinâmica espontânea de tunelamento de pares de Cooper ao longo do ASCPT origina o transporte de calor do banho à esquerda do ASCPT, ao banho à direita. Desta forma, assim como proposto originalmente por Maxwell, o demônio, composto pelo ECPB e pela ilha do ASCPT, media um fluxo de calor de um banho frio para um banho quente, sem a realização alguma de trabalho. Contudo como esperado, a violação da 2ª lei da termodinâmica não ocorre, já que durante a dinâmica calor é liberado ao banho em contato com o dispositivo de CPB's, compensando a diminuição de entropia que ocorre nos banhos em contato com o ASCPT
  • Data de criação/publicação: 2019
  • Formato: 90 p.
  • Idioma: Inglês
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