khalilkarami
7th January 2015, 04:50 PM
کار در دنیای کوانتومی
کار در ساده‌ترین شکل آن عبارت است از نیروی به کار رفته ضربدر فاصله در راستای یک مسیر خاص. ولی چنین تعریفی در مکانیک کوانتومی قابل استفاده نیست چرا که اجسام فقط یک مسیر حرکت ندارند. در عوض، کار کوانتومی به صورت اختلاف انرژی تعریف شده که نیازمند دو اندازه‌گیری جداگانه است. اما اکنون پژوهشگران برای تعیین مقدار کار کوانتومی روشی را با یکبار اندازه‌گیری ابداع کرده‌اند. این ترفند وارد کردن سیستم دومی است که مانند یک «دستگاه حضور و غیابِ» کوانتومی حساب کاری را که بر روی سیستم اصلی انجام شده نگه می‌دارد.
http://hupaa.com/db/pages/2015/01/03/001/zimg_001_1226.jpg
بخشی از علاقه‌مندی به تعریف کار کوانتومی ناشی از ساخت ابزارهای بسیار کوچکی مانند موتورها و یخچال‌هایی در اندازه نانو است که اثرات کوانتومی در آن‌ها می‌تواند غالب باشد. افت و خیز‌ها در چنین سیستم‌هایی ممکن است آنچنان بزرگ شود که دیگر تعادل گرمایی کاملاً برقرار نباشد. در نتیجه، ویژگی‌های اساسی ترمودینامیک مانند آنتروپی و انرژی آزاد به فرمول‌های جدیدی نیاز دارند که مبنایشان کار لازم برای جابجایی سیستم بین دو حالت است.فیزیکدان‌ها اغلب کار کوانتومی را به صورت تفاوت بین انرژی‌های اولیه و نهایی یک سیستم تعریف می‌کنند. به این ترتیب باید سیستم را دو بار، در دو زمان مختلف، اندازه گیری کرد که وجود هرگونه همدوسی احتمالی در حالت اولیه را از بین می‌برد. آگوستو رونکاگلیا (Augusto Roncaglia) و همکارانش در دانشگاه بوینس آیرس در آرژانتین نشان دادند که چگونه می‌توان کار را با یک اندازه‌گیری تعیین کرد. استراتژی آن‌ها درهم‌تنیده کردن سیستم مورد نظر با سیستم کمکی دومی است که میزان کار را ثبت می‌کند. دو سیستم با هم راه‌اندازی شده و سپس سیستم کمکی اندازه‌گیری می‌شود. این گروه به طور نظری نشان دادند که مجموعه‌ی عملیات را می‌توان با پرتویی از اتم یا با کیوبیت‌ها انجام داد. چهارچوب جدید می‌تواند به فیزیکدان‌ها در درک نقش همدوسی در رفتار ماشین‌های نانومقیاس کمک کند.
منبع : هوپا
کار در ساده‌ترین شکل آن عبارت است از نیروی به کار رفته ضربدر فاصله در راستای یک مسیر خاص. ولی چنین تعریفی در مکانیک کوانتومی قابل استفاده نیست چرا که اجسام فقط یک مسیر حرکت ندارند. در عوض، کار کوانتومی به صورت اختلاف انرژی تعریف شده که نیازمند دو اندازه‌گیری جداگانه است. اما اکنون پژوهشگران برای تعیین مقدار کار کوانتومی روشی را با یکبار اندازه‌گیری ابداع کرده‌اند. این ترفند وارد کردن سیستم دومی است که مانند یک «دستگاه حضور و غیابِ» کوانتومی حساب کاری را که بر روی سیستم اصلی انجام شده نگه می‌دارد.
http://hupaa.com/db/pages/2015/01/03/001/zimg_001_1226.jpg
بخشی از علاقه‌مندی به تعریف کار کوانتومی ناشی از ساخت ابزارهای بسیار کوچکی مانند موتورها و یخچال‌هایی در اندازه نانو است که اثرات کوانتومی در آن‌ها می‌تواند غالب باشد. افت و خیز‌ها در چنین سیستم‌هایی ممکن است آنچنان بزرگ شود که دیگر تعادل گرمایی کاملاً برقرار نباشد. در نتیجه، ویژگی‌های اساسی ترمودینامیک مانند آنتروپی و انرژی آزاد به فرمول‌های جدیدی نیاز دارند که مبنایشان کار لازم برای جابجایی سیستم بین دو حالت است.فیزیکدان‌ها اغلب کار کوانتومی را به صورت تفاوت بین انرژی‌های اولیه و نهایی یک سیستم تعریف می‌کنند. به این ترتیب باید سیستم را دو بار، در دو زمان مختلف، اندازه گیری کرد که وجود هرگونه همدوسی احتمالی در حالت اولیه را از بین می‌برد. آگوستو رونکاگلیا (Augusto Roncaglia) و همکارانش در دانشگاه بوینس آیرس در آرژانتین نشان دادند که چگونه می‌توان کار را با یک اندازه‌گیری تعیین کرد. استراتژی آن‌ها درهم‌تنیده کردن سیستم مورد نظر با سیستم کمکی دومی است که میزان کار را ثبت می‌کند. دو سیستم با هم راه‌اندازی شده و سپس سیستم کمکی اندازه‌گیری می‌شود. این گروه به طور نظری نشان دادند که مجموعه‌ی عملیات را می‌توان با پرتویی از اتم یا با کیوبیت‌ها انجام داد. چهارچوب جدید می‌تواند به فیزیکدان‌ها در درک نقش همدوسی در رفتار ماشین‌های نانومقیاس کمک کند.
منبع : هوپا