Description du projet
Un regard plus attentif sur le refroidissement quantique pour les technologies quantiques de nouvelle génération
Les lois classiques de la thermodynamique, formulées il y a plus d’un siècle, expliquent le transfert de chaleur et d’autres formes d’énergie au sein de systèmes matériels. Leur application est au cœur de la conception de ce que l’on appelle les machines thermiques, notamment les systèmes de refroidissement et de réfrigération et les pompes à chaleur. Elles sont également très utilisées pour le refroidissement de l’électronique, principalement des ordinateurs. Alors que nous nous acheminons vers des ordinateurs et des machines thermiques quantiques, le domaine émergent de la thermodynamique quantique sera déterminant pour la conception de systèmes fiables. Avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet INTREPID travaille sur la caractérisation du compromis entre précision et dissipation dans les machines thermiques quantiques par le biais d’études théoriques et expérimentales.
Objectif
The aim of this proposal is to characterise the thermodynamic cost of precision in genuinely quantum thermal machines (externally driven, quantum-information fuelled and autonomous heat engines and refrigerators).
Precision in a physical system is related to fluctuations of measurable quantities, an aspect that becomes very relevant at the nano-scale. Achieving a machine with a certain reliability (i.e. precision in the output) inevitably comes at a cost in terms of thermodynamic resources, such as dissipated heat or excess work, thus massively impacting the machines’ performances.
Thermodynamic Uncertainty Relations have represented a landmark first step in understanding this balance and their generalisation is now encroaching upon the laws of quantum mechanics. Combining them at a fundamental level still represents an almost uncharted territory, which promises exciting practical applications in the correct design of next generation quantum technologies.
In this project I will determine the most fundamental tradeoff between precision and dissipation in quantum thermal machines in a novel and timely way, by combining my expertise in quantum and stochastic thermodynamics and in thermodynamic geometry with the experience of my host, Prof. Jens Eisert, in quantum information and quantum many-body physics. In particular, this will be done through a two-fold effort: a theoretical framework based on analytical and numerical results; a groundbreaking (yet feasible in the given timeframe) experiment on quantum field machines, based on the AtomChip technology that is being developed within a large FQXI grant recently won by the host and by the secondment (Prof. Jörg Schmiedmayer).
I will perform this Action in the perfectly suited environment of the “Quantum many-body theory, quantum information theory” group at Freie Universität Berlin.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN.
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Programme(s)
Régime de financement
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinateur
14195 Berlin
Allemagne