Termodinâmica quântica de sistemas simples

Abstract

Resumo: Máquinas térmicas, realização de trabalho e irreversibilidade, todos em regime quântico, são apenas alguns dos assuntos que tem atraído o interesse de áreas científicas multidisciplinares para a recente linha de pesquisa conhecida como termodinâmica quântica. Esta terminologia designa uma área da física que tem interesse em estudar aspectos e conceitos termodinâmicos usando o formalismo quântico. Assim como fez a termodinâmica em sua época de primeiras formulações, a termodinâmica quântica se desenvolve para entendermos como melhor manipular as energias dos sistemas de interesse, a uma escala quântica, e, assim, expandir as fronteiras do conhecimento e da tecnologia. Nesta dissertação, faremos um breve resumo dos principais conceitos desenvolvidos neste contexto, e apresentaremos algumas de suas simples aplicações. Além disso, como parte de nossa contribuição ao tema, revisitaremos o processo de Conversão Paramétrica Descendente, abordando-o através desta nova perspectiva. Palavras-chave: Termodinâmica Quântica, Óptica Não-Linear, Conversão Paramétrica Descendente, Trabalho Quântico.

Abstract: Thermal machines, work performance and irreversibility, all in quantum regime, are just some of the subjects that have attracted the interest of multidisciplinary scientific areas to the recent line of research known as quantum thermodynamics. This terminology designates an area of physics that is interested in studying thermodynamic aspects and concepts using the quantum formalism. Just as thermodynamics did in its earliest formulation, quantum thermodynamics develops to better understand how to manipulate the energies of systems of interest in a quantum scale, and thus to expand the frontiers of knowledge and technology. In this dissertation, we will briefly summarize the main concepts developed in this context, and present some of its simple applications. In addition, as part of our contribution to the theme, we will revisit the parametric down conversion process, approaching it through this new perspective. Keywords: Quantum Thermodynamics, Nonlinear Optics, Parametric Down Conversion, Quantum Work.