《量子軌跡隨機熱力學：漲落的功、熱及其套用》是依託北京航空航天大學，由柳飛擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：量子軌跡隨機熱力學：漲落的功、熱及其套用
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：柳飛
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
量子熱力學致力於套用量子動力學研究開放量子系統的熱力學過程。它從系綜平均的觀點出發，著重強調量子物理和熱力學定律的自洽性。雖然量子熱力學在過去的數十年里進展迅猛，但作為量子系統內稟的隨機特性對熱力學的影響並沒有得到足夠的重視。直到最近，這個局面才有了明顯改變。本項目嘗試以量子軌跡概念為基礎，建立開放量子系統的隨機熱力學理論。這包括量子軌跡上的功、熱、熵產生等熱力學量的定義，它們的數學和熱力學性質的研究，各類複雜開放系統的推廣，以及量子軌跡在量子熱機、制冷機和微器件研究中的套用等。除了研究隨機性對量子熱力學的重要意義，我們的項目也將特別關注環境測量方案和熱力學理論的緊密關係，這也是本項目最突出的創新點。無論是在經典隨機熱力學,還是傳統量子熱力學中，環境測量都不扮演任何角色，但因為量子軌跡依賴於具體的環境測量，隨機量子熱力學將改變這一結論。
結題摘要
過去幾十年微製備和微操控的巨大進步已經使得研究單個量子小系統的熱力學成為可能。不同於巨觀情況，漲落，包括量子和熱漲落，是量子小系統和外界進行能量交換的重要特徵。在此背景下，《量子軌跡隨機熱力學：漲落的功、熱及其套用》致力於探索量子小系統隨機的功、熱、熵產生等的物理和數學規律。本項目以量子物理為基礎，隨機數學為手段，重點研究封閉系統量子功的性質以及開放系統量子跳躍軌跡的隨機熱力學理論，得到兩個方面的重要成果。在封閉量子體系中，確立量子功滿足量子-經典對應原理；提出相空間中力迫量子諧振子功特徵函式計算的解析理論；得到量子功特徵函式近似到普朗克常數二階的一般公式及物理解釋，並發展出有效的數值計算方法。在開放量子體系，運用量子跳躍軌跡概念澄清開系統量子Feynman-Kac公式的機率起源；建立了自洽的基於量子跳躍軌跡的量子隨機熱力學理論並套用於量子隨機熱機的效率研究；證明該理論和基於系統-環境封閉系統兩次測量構建的隨機熱力學在數學上等價；在量子主方程系統中發現一個新的漲落定理。本項目的開展不僅極大深化了對量子隨機熱力學基本概念、物理性質、數學結構的認識，也為正在進行中的量子機器實驗研究提供了堅實的理論基礎。
