The semiclassical approach to open quantum systems beyond the weak coupling regime: quantum-classical transition and many-body interference

Dokumentenart:	Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation)
Open Access Art:	Primärpublikation
Schriftenreihe der Universität Regensburg:	Dissertationsreihe Physik
Band:	56
Datum:	14 Juli 2021
Begutachter (Erstgutachter):	PD. Dr. Juan-Diego Urbina
Tag der Prüfung:	23 April 2021
Institutionen:	Physik > Institut für Theoretische Physik > Lehrstuhl Professor Richter > Arbeitsgruppe Klaus Richter
Stichwörter / Keywords:	Open-quantum systems, chaotic dynamics, semiclassical approach, decoherence.
Dewey-Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Status:	Veröffentlicht
Begutachtet:	Ja, diese Version wurde begutachtet
An der Universität Regensburg entstanden:	Ja
Dokumenten-ID:	46134

Zusammenfassung (Englisch)

Dissipation of energy and the loss of quantum coherence are the main hallmarks of open quantum systems, which refers to a system coupled to many degrees of freedom of an uncontrollable environment. Due to this coupling, the system gradually loses its quantum properties and behaves more “classical”. On the other hand, in the regime of large quantum numbers, semiclassical theory helps to ...

Zusammenfassung (Englisch)

Dissipation of energy and the loss of quantum coherence are the main hallmarks of open quantum systems, which refers to a system coupled to many degrees of freedom of an uncontrollable environment. Due to this coupling, the system gradually loses its quantum properties and behaves more “classical”.

On the other hand, in the regime of large quantum numbers, semiclassical theory helps to understand quantum systems using information about their classical limit, allowing to observe interference effects between classical trajectories.

This thesis aims to use the semiclassical approach to study open quantum systems. In this work, a novel notion of temperature for strongly coupled systems is developed., as well as a semiclassical treatment of decoherence in classically chaotic systems. Further, a new approach to catch interference between dissipative classical trajectories is studied, which opens the possibility to observe path interference in quantum thermodynamics.

Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)

Dissipation von Energie und der Verlust von Quantenkohärenz sind die Hauptmerkmale offener Quantensysteme. Damit ist ein System gemeint, das an viele Freiheitsgrade einer unkontrollierbaren Umgebung gekoppelt ist. Durch diese Kopplung verliert das System allmählich seine Quanteneigenschaften und verhält sich eher "klassisch". Auf der anderen Seite hilft die semiklassische Theorie im Regime ...

Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)

Dissipation von Energie und der Verlust von Quantenkohärenz sind die Hauptmerkmale offener Quantensysteme. Damit ist ein System gemeint, das an viele Freiheitsgrade einer unkontrollierbaren Umgebung gekoppelt ist. Durch diese Kopplung verliert das System allmählich seine Quanteneigenschaften und verhält sich eher "klassisch".

Auf der anderen Seite hilft die semiklassische Theorie im Regime großer Quantenzahlen, Quantensysteme mit Hilfe von Informationen über ihre klassische Grenze zu verstehen und erlaubt es, Interferenzeffekte zwischen klassischen Trajektorien zu beobachten.

Diese Dissertation zielt darauf ab, den semiklassischen Ansatz zu verwenden, um offene Quantensysteme zu untersuchen. In dieser Arbeit wird ein neuartiger Begriff der Temperatur für stark gekoppelte Systeme entwickelt, sowie eine semiklassische Behandlung der Dekohärenz in klassisch chaotischen Systemen. Weiterhin wird ein neuer Ansatz zur Erfassung von Interferenzen zwischen dissipativen klassischen Trajektorien untersucht, der die Möglichkeit eröffnet, Pfadinterferenzen in der Quantenthermodynamik zu beobachten.

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