UUSI PÄIVÄMÄÄRÄ: Väitös teknillisen fysiikan alalta, M.Sc. Pedro de Castro Portugal

Väitöskirjan nimi: Dynamic heat transport in open quantum systems

Tohtoriopiskelija: Pedro de Castro Portugal
Vastaväittäjä: professori Liliana Arrachea, Universidad Nacional de San Martín, Argentina
Kustos: apulaisprofessori Christian Flindt, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, teknillisen fysiikan laitos

Ymmärrys siitä, miten lämpö liikkuu kvanttitasolla, on ratkaisevan tärkeää kvanttiteknologioiden, kuten kvanttitietokoneiden ja kvanttilämpömittareiden, kehitykselle. Nanoskaalalla lämmön kuljetus ei aina noudata klassisia sääntöjä; kvanttiefektit voivat johtaa ainutlaatuisiin käyttäytymismalleihin, jotka vaikuttavat laitteiden toiminnallisuuteen.

Tässä väitöskirjassa tutkitaan aikariippuvien lämpötilavaihteluiden vaikutuksia lämmön kuljetukseen. Perinteisesti tutkimus keskittyy usein lämpötilagradientteihin, jotka ovat staattisia tai muuttuvat hyvin hitaasti.

Tutkimus laajentaa teoreettisia malleja tuomalla aikariippuvat lämpötilat suoraan kvanttijärjestelmien matemaattisiin kuvauksiin (Hamiltonilaisiin). Rakentuen Luttingerin formalismiin—joka alun perin sisällytti staattiset lämpötilagradientit käyttämällä "gravitaatiopotentiaalia" elektronisissa järjestelmissä—tämä väitöskirja yleistää lähestymistavan muihin tilanteisiin. Tämän avulla pyritään parantamaan ymmärrystä siitä, miten kvanttijärjestelmät reagoivat nopeisiin lämpötilan muutoksiin.

Keskeisiin löydöksiin kuuluu Floquet-sirontateorian kehittäminen dynaamisille Luttinger-potentiaaleille vuorovaikutuksettomissa elektronijärjestelmissä, sovelluksineen elektronisessa kvanttioptiikassa. Lisäksi tutkimus kuvaa spin-bosoni-mallin termotronisena laitteena. Tutkimus myös mallintaa äärellisiä efektiivisiä ympäristöjä aikariippuvilla lämpötiloilla ja esittelee tekniikoita fotonien tilastolliseen laskemiseen Gaussisten tilojen avulla.

Yhteenvetona tämä väitöskirja tarjoaa uusia näkökulmia dynaamiseen lämmön kuljetukseen avoimissa kvanttijärjestelmissä, laajentaen olemassa olevia teoreettisia viitekehyksiä.

Avainsanat: Kvanttikuljetus, lämpövirta, elektroninen kvanttioptiikka, Spin-Boson-malli, avoimet kvanttijärjestelmät

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/ 

Yhteystiedot:

Perustieteiden korkeakoulun väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/52 

Zoom pikaopas: https://www.aalto.fi/fi/palvelut/zoom-pikaopas