شماره ركورد
26077
شماره راهنما
PHY3 185
عنوان
بررسي اثرات خميدگي فضاي فيزيكي بر دماسنجي كوانتومي و ترموديناميك سامانه¬هاي اپتيك كوانتومي
مقطع تحصيلي
دكتري
رشته تحصيلي
فيزيك - اپتيك و ليزر
دانشكده
فيزيك
تاريخ دفاع
1405/05/24
صفحه شمار
185 ص.
استاد راهنما
علي مهدي فر
كليدواژه فارسي
خميدگي فضا , الگوي مانسته , ويژگيهاي غيركلاسيك سامانههاي اپتيك كوانتومي , ترموديناميك كوانتومي , دماسنجي كوانتومي.
چكيده فارسي
چكيده
با وجود اينكه اثرات خميدگي پيشبيني شده توسط نسبيتعام در مقياسهاي كيهاني عظيم هستند، اما تأثيرات آنها در آزمايشگاههاي روي زمين ضعيف بوده و تشخيص آنها دشوار است.
در اين رساله، بدون استفاده مستقيم از نسبيتعام، با استفاده از يك الگوي مانسته به مطالعهي اثرات خميدگي فضا بر ويژگيهاي غيركلاسيك در سامانهي اپتيك كوانتومي و ترموديناميك كوانتومي ميپردازيم.رهيافت مزبور را ميتوان يك پل ارتباطي بين اپتيك كوانتومي، ترموديناميك كوانتومي، جبرهاي تغييرشكليافته و اثرات گرانشي قلمداد نمود.
در اين الگوي مانسته، از نوسانگرهاي كوانتومي واقع بر يك دايره براي بررسي اثر خميدگي فضا بر ويژگيهاي غيركلاسيكي سامانههاي اپتيك كوانتومي استفاده ميكنيم. نشان خواهيمداد كه خميدگي فضا ميتواند در اين سامانهها باعث تغيير ويژگيهاي غيركلاسيكي همچون آمار زيرپواسوني فوتونها، منفي شدن تابع ويگنر، درهمتنيدگي و چلاندگي شده و در نتيجه بررسي اثرات ناشي از خميدگي بهطور تجربي امكانپذير خواهد شد.
همچنين از پيشبيني زمانهاي بازآفرينش كوتاهشده بهدليل خميدگي فضا، مشابه با اتساع زمان گرانشي به عنوان بينشهاي نوآورانه اين رساله ميتوان نام برد.
از طرف ديگر، با انتخاب نوسانگر كوانتومي روي يك دايره بهعنوان مادهكار يك ماشين كوانتومي اتو، بازده اين ماشين گرمايي را بهدست آورده و نشان ميدهيم كه با تغيير خميدگي ميتوانيم به بازده كارنو دست يابيم. علاوهبراين، نوسانگرهاي كوانتومي در الگوي مانستهي ما نشان ميدهند كه خميدگي فضا شدت و عرض طيف تابش جسم سياه را كاهش داده، درحاليكه باعث انتقال به سرخ در بسامد تابشي بيشينه ميشود. در همين حال، خواهيم ديد كه اين خميدگي توزيع پلانك را تغيير داده و بر نقش هندسه در برهمكنشهاي اپتيكي تأكيد ميكند.همچنين نشان خواهيمداد كه خميدگي فضا بر تابع اطلاعات فيشر و نامعيني در برآورد پارامترها براي تعيين دماي سامانه كوانتومي اثر دارد. در نهايت،با استفاده از اين الگوي مانسته به برآورد خميدگي فضا و دما خواهيم پرداخت و يك دماسنج كوانتومي با دقتي در حد كرانهاي بنيادي كوانتومي معرفي خواهيم كرد.
كليدواژه لاتين
Spatial curvature, analog model, nonclassical properties of quantum optics systems, quantum thermodynamics, quantum thermometry.
عنوان لاتين
Investigation of the spatial curvature effects on quantum thermometry & thermodynamics of quantum optics systems
گروه آموزشي
فيزيك
چكيده لاتين
Abstract
Although the curvature effects predicted by general relativity are enormous on cosmic scales, their effects in Earth laboratories are exceedingly weak and challenging to detect. In this thesis, rather than relying on a direct application of general relativity, we employ an analog model to investigate the effects of spatial curvature on non-classical features of quantum optical and quantum thermodynamic systems. This approach provides a bridge connecting quantum optics, quantum thermodynamics, deformed algebras, and gravitational effects.
In this analog model, we employ quantum oscillators on a circle to investigate the effects of spatial curvature on the non-classical features of quantum optical systems. We will demonstrate that spatial curvature can induce changes in non-classical properties—such as sub-Poissonian photon statistics, Wigner function negativity, entanglement and squeezing. Consequently, this approach enables the experimental study of curvature-induced effects. Furthermore, the prediction of shortened revival times due to spatial curvature, analogous to gravitational time dilation, can be regarded as one of the innovative insights of this thesis.
Additionally, by employing a quantum oscillator on a circle as the working substance of a quantum Otto engine, we derive its thermal efficiency and demonstrate that the Carnot efficiency can be achieved by changing the curvature.
Moreover, our analog model reveals that spatial curvature reduces both the intensity and the spectral width of blackbody radiation, while inducing a redshift in the peak frequency.
We will also show that spatial curvature affects the Fisher information function and the uncertainty in parameter estimation for determining the temperature of the quantum system. Finally, using this analog model, we will address the estimation of spatial curvature and temperature and introduce a quantum thermometer with precision at the level of fundamental quantum bounds.
تعداد فصل ها
6
استاد راهنماي خارج از دانشگاه
احسان عموقربان
فهرست مطالب pdf
166884
نويسنده