Termodinâmica quântica : termalização de sistemas quânticos de baixa dimensionalidade

Abstract

O objetivo deste trabalho é elucidar alguns aspectos sobre termalização e decoerência em sistemas quânticos de baixa dimensionalidade. Para este fim, estudamos alguns sistemas com estrutura de níveis diferentes. Primeiro analisamos um sistema semelhante ao oscilador harmônico, isto é, um sistema sem degenerescência. Em seguida, analisamos um sistema de spins com e sem interação. Com o estudo destes sistemas, fomos capazes de determinar quando e como um sistema quântico perde correlação entre seus níveis de energia e atinge um estado estacionário com pesos de Boltzmann. Discutimos, também, alguns conceitos importantes na transição de uma Termodinâmica tradicionalmente clássica para uma abordagem quântica,como entropia, temperatura e reservatório de energia.

Our objective in this work is to elucidate some aspects about thermalization and decoherence in low dimensional quantum systems. To do so, we study some systems with different energy level structures. First we analyse a harmonic oscilator akin system, that is, a system without degenerescence. Then, we analyse a system of spins with and without interaction. Studing these systems, we were able to determine how and when a quantum system looses correlation between its energy levels and reaches a stationary state given by the Boltzmann distribution. We also discuss important concepts about the transition between a Classical Thermodynamics and its quantum counterpart. Some of these concepts are entropy, temperature and energy reservoir.