基于腔辅助光原子耦合系统的量子热机

《基于腔辅助光原子耦合系统的量子热机》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、2017届研究生博士学位论文分类号O562学校代码10269密级公开学号52110602006基于腔辅助光原子耦合系统的量子热机院系：物理与材料科学学院专业：原子与分子物理研究方向：量子热机指导教师：张卫平教授和张可烨副研究员论文作者：宋乔二〇一七年三月2017Doctor’sDegreeThesisUniversitycode10269StudentNumber52110602006EastChinaNormalUniversityQuantumHeatEnginewithPhoton-AtomCouplinginCavityQEDSystemDepartment:Depa

2、rtmentofPhysicsandMaterialScienceMajor:AtomicandMolecularPhysicsResearchDirection:QuantumHeatEngineSupervisor:Pඋඈൿ.Wൾංඉංඇ඀Zඁൺඇ඀๟Pඋඈൿ.KൾඒൾZඁൺඇ඀Name:QංൺඈSඈඇ඀March,2017华东师范大学学位论文原创性声明呈交的学位论文》，是《基于腔辅助光原子耦合系统的量子热机郑重声明：本人在华东师范大学攻读硕士／博￥（请勾选）学位期间，在导师的指导下进行的研宄工己经注明引用的内容外，己经发作及取得的研宄成果。除文中本论文不

3、包含其他个人表或撰写过的研宄成果，均己在文中作了。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体明确说明并表示谢意。华东师范大学学位论文著作权使用说明《基于腔辅助光原子耦合统的量子热机》系本人在华东师范大学攻读学位期间＾／（请勾选，在导师指导下完成的硕士博￥）学位论文本论文的研究成果归华东师范大学所有，并向主管部。本人同意华东师范大学根据相关规定保留和使用此学位论文“”门和相关机构如国家图书馆、中信所和知网送交学位论文的印刷版和电子版；允许学位论文进入华东师范大学图书馆及数据库被查阅、借阅；同意学校将学位论文加入全国博士／硕士学位论文共建单位数据库进行检

4、索，将学位论文的标题和摘要汇编）。（请勾选出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文本学位论文属于“”“”＊涉密学位论文，（）１．经华东师范大学相关部门审查核定的内部或。于年月日解密，解密后适用上述授权２上述授权。．不保密，适用＾导师签名：＼本人签名：＾＼曰期：年ＡＭ曰—＿Ｉ＊“，，过涉密学位论文应是已经华秦师范大学学位评定委员会办公室或保密委员会审定的学位论文（需附获批的《华东师范大学研究生申位请论学位论文“涉密”审批表》方为有效），未经上述部门审定的学位论文均为公开学文。此声明栏不填写的，默认为公开学位

5、论文，均适用上述授权）。Ｉ宋乔博士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称单位备注龚尚庆教授华东理工大学主席吴赛骏研究员复旦大学李春芳教授上海大学谢微研究员华东师范大学陈洁菲研究员华东师范大学摘要热机的产生和普及对于人类历史的进展具有无可替代的作用。卡诺热机的提出定义了经典热机下的最高效率：在两个一定温度热库之间工作的热机，以可逆热机的效率为最高，并且只与两个热库的温度相关。不断集成化和微型化的发展趋势使得机械装置的尺度逼近介观甚至于微观量子区域，这对传统机械的工作原理，尤其是基于经典热力学原理的机械动力部分提出了挑战。经典热机理论在量子区域将面对原理性的困难，这在应用层面

6、促使量子热机的研发。由于工作质的量子特征，量子热机将会具有很多超出经典热机规则下的奇异性质。然而当下量子热机的研究大多以探索量子热力学基础理论为目的，基于原子、光子等量子特征十分显著而与经典热机结构差异较大的系统。本文以腔QED系统为平台进行量子热机理论研究。一方面腔QED系统理论可移植于腔光力学系统，并且近来的实验进展使得介观尺度的该系统就足以开展量子热力学的研究；另一方面该系统本身的机械结构特征使得以它为基础的量子热机能与现有的机械装置更好地结合。这些性质使得该系统成为一个能够兼顾理论与应用要求的量子热机的研究平台。本文主要介绍和讨论了量子热机的相关基础知识，首先应机械装

7、置的不断集成化和微型化提出了一种最简单的基于单原子-单光子耦合的极化子热机模型，随后尝试突破经典卡诺效率的限制提出了一种跨越正绝对温度热库和负绝对温度热库的量子热机模型，最后介绍了利用极化子热机模型实现的一种声子模式的测量方案，本文主要内容如下：首先，我们简要介绍了量子热机的理论模型。从经典的热力学定律类比出量子热力学定律，以及相应的量子热力学过程，并进而对经典卡诺热机和量子卡诺热机，以及经典奥拓热机和量子奥拓热机做了一个简要对比。随后简要介绍了对量子热力学系统进行功测量的理论方法。首先有对孤立系统的两