Introdução à produção de entropia em sistemas quânticos termicamente isolados

• Processo: 23/03183-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2023
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física Geral
• Pesquisador responsável: Marcus Vinicius Segantini Bonança
• Beneficiário: João Vitor Massochin Steimetz
• Instituição Sede: Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Termodinâmica quântica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: adiabatic theorem | Entropy Production | quantum relative entropy | quantum thermodynamics | Termodinâmica Quântica

Resumo

Desenvolvimentos experimentais recentes permitiram o aprisionamento e controle de sistemas quânticos de escala nanoscópica. Em certas situações, é possível inclusive ter acesso experimental ao estado quântico desses sistemas de poucas partículas. Juntamente com outras circunstâncias, esse fato estimulou o desenvolvimento de uma abordagem informacional para a termodinâmica fora do equilíbrio desses sistemas. Quantidades informacionais como a entropia relativa ou a entropia de Shannon-von Neumann se mostraram, em determinadas situações, quantificadores de grandezas termodinâmicas como a produção de entropia, permitindo assim medir por meio delas o grau de irreversibilidade de um dado processo. Nesse projeto, pretendemos, por meio de exemplos, analisar esses quantificadores informacionais em processos realizados em sistemas quânticos termicamente isolados. Nesse contexto de isolamento térmico, sabe-se que esses quantificadores informacionais não fornecem o limite quase-estático correto para a produção de entropia. Além disso, sabe-se muito pouco sobre como esses quantificadores escalam com a duração do processo em regimes fora do equilíbrio. Pretendemos atacar essas questões utilizando ferramentas numéricas para a simulação da evolução temporal dos sistemas de interesse (quando a solução exata não possuir forma analítica) e correções do Teorema Adiabático Quântico para estudar analiticamente o regime de processos lentos.