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Accueil > Rubrique hors menu > Theory : Thermodynamic efficiency of quantum dot machines (Théorie : Rendement thermodynamique des machines à points quantiques)

Theory : Thermodynamic efficiency of quantum dot machines (Théorie : Rendement thermodynamique des machines à points quantiques)

(français ci-dessous)

Quantum dots exhibit a thermoelectric effect [1], which means that a temperature difference across a quantum dot can cause an electrical current. One can use this to make an extremely simple quantum machine which converts heat energy into electricity.

The project is to find the thermodynamic efficiency of such a quantum machine. Can it achieve Carnot efficiency ? How does the efficiency depend on the machine’s power output ?

The work will use the theory of quantum master equations [2,3] to model electron flow through the quantum dot, and study how this flow carries heat as well as electrical current. We will use this theory to describe the thermodynamics of such systems, and see how quantum mechanics modifies the results of classical thermodynamics.

A very little bit of reading :
[1] Thermoelectricity : http://en.wikipedia.org/wiki/Thermoelectric_effect
[2] Master equations - http://en.wikipedia.org/wiki/Master_equation
Master equations (in french) - http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89quation_ma%C3%AEtresse
[3] Quantum master equations - http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_master_equation


Les points quantiques présentent un effet thermoélectrique [1] ; ce qui signifie qu’une différence de température à travers un point quantique peut provoquer un courant électrique. On peut l’utiliser pour faire une machine quantique extrêmement simple qui convertit l’énergie thermique en énergie électrique.

Le projet est de trouver le rendement thermodynamique d’une telle machine quantique. Peut-on atteindre une efficacité Carnot ? Comment l’efficacité dépend de la puissance de sortie de la machine ?

Ce travail va utiliser la théorie des équation maîtresse quantique [2,3] pour modéliser le flux d’électrons à travers point quantique, et d’étudier comment ce flux transporte de la chaleur et de courant électrique. Nous allons utiliser cette théorie pour décrire la thermodynamique de tels systèmes, et voir comment la mécanique quantique modifie les résultats de la thermodynamique classique.

Un tout petit peu de lecture :
[1] Thermoelectricity : http://en.wikipedia.org/wiki/Thermoelectric_effect
[2] équation maîtresse - http://en.wikipedia.org/wiki/Master_equation
équation maîtresse (en francais) - http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89quation_ma%C3%AEtresse
[3] équation maîtresse quantique - http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_master_equation