量子热机及制冷机的理论设计和应用

项目名称： 量子热机及制冷机的理论设计和应用

项目编号： No.11504197

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2016

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 张静宁

作者单位： 清华大学

项目金额： 21万元

中文摘要： 量子热机与制冷机是信息科学与量子热力学的交叉科学，在国内外均受到理论和实验科研工作者的极大重视，同时具有理论和实践上的重要意义。将量子热机与制冷机的理论研究与实际的物理实验相联系是该领域的重要问题之一。本课题立足于流行的量子模拟平台，以在目前实验技术水平下可实现的量子热机和制冷机的模型为主要工作目标。具体的研究内容包括在束缚离子系统及光晶格中的冷原子系统中的量子热机和制冷机模型，麦克斯韦妖在上述模型中的应用和相应的量子信息处理过程，以及自动化的量子热机和制冷机模型。本课题旨在推动量子热力学理论与实验的结合，探求量子热机与制冷机理论的实现及其潜在应用价值。

中文关键词： 量子热机；量子制冷机；麦克斯韦妖；囚禁离子；光晶格

英文摘要： Quantum heat engine and refrigerator , which is an interdisciplinary research field between quantum thermodynamics and information science, has been greatly interested by both theoretical and experimental physicist all over the world. The combination between theory and experiment is one of the most important problems in this field. Based on the leading progress of quantum simulation platforms, the object of the project is to discover the realizable quantum heat engine and refrigerator models. The detailed research contents include the quantum heat engine and refrigerator models in trapped ion systems and cold-atom systems in optical lattices, the realization of Maxwell’s demon in the above models and corresponding effects of quantum information processing, and automatic quantum heat engine and refrigerator models. This project aims at propel the integration of the theoretic and experimental aspects of quantum thermodynamics, and explore the realization and potential application of the quantum heat engine and refrigerator.

英文关键词： quantum heat engine;quantum refrigerator;Maxwell's demon;trapped ions;optical lattice