A quantum information thermodynamics perspective on the mpemba effect
Mpemba etkisine kuantum enformasyon termodinamiği çerçevesinden bir bakış
- Tez No: 975068
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ONUR PUSULUK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Kadir Has Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Hesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Mpemba etkisi, sıcak bir sistemin daha soğuk bir sisteme kıyasla daha hızlı soğuması olarak bilinen, sezgilere aykırı bir termodinamik olgudur ve hem klasik hem de kuantum sistemlerinde gözlemlenmiştir. Ancak, bu etkinin temel mekanizmaları hâlâ yeterince anlaşılamamıştır. Bu tezde, kuantum kaynak kuramları çerçevesinde, klasik ve kuantum ilintilerin anormal soğuma davranışlarındaki rolünü inceliyoruz. Yerel termal dengede bulunan çoklu kübit sistemleri üzerinden yapılan analizler sonucunda, klasik ilintilerin kendi başına Mpemba etkisini doğurabileceğini ortaya koyuyoruz. Öte yandan, kuantum ilintilerin etkisi belirli enerji dejenerasyonu koşullarında ortaya çıkmaktadır. Ayrıca, Markov olmayan bellek etkilerinin ve Hilbert uzayının boyutunun, bu etkinin hangi sıcaklık aralığında gözlemlendiğini belirlemede önemli bir rol oynadığını gösteriyoruz. Son olarak, sıvı su moleküllerini yedi seviyeli bir kuantum sistem olarak modelleyerek, sudaki özgün anormal soğuma davranışının da klasik ilintilerden kaynaklanabileceği olasılığını tartışıyoruz.
Özet (Çeviri)
The Mpemba effect, a counterintuitive thermodynamic phenomenon in which a hotter system cools more rapidly than a colder one, has been observed in both classical and quantum systems. However, its fundamental mechanisms remain inadequately understood. In this thesis, we investigate the role of classical and quantum correlations in driving anomalous relaxation behaviors within the framework of quantum resource theories. Through an analysis of multi-qubit systems in local thermal equilibrium, we establish that classical correlations alone can give rise to the Mpemba effect, while quantum correlations become relevant under specific energy degeneracy conditions. Furthermore, we demonstrate that non-Markovian memory effects and Hilbert space dimensionality play a crucial role in determining the temperature range over which this effect manifests. Finally, we discuss the possibility that the original anomalous cooling behavior observed in water may also arise from classical correlations, by modeling liquid water molecules as a seven-leveled quantum system.
Benzer Tezler
- Quantum thermodynamics, spintronics and zero modestatistics in topological matter
Topolojik malzemelerde kuantum termodinamik ve spintronik uygulamalar ve sıfır mod istatistiği
AHMET MERT BOZKURT
Doktora
İngilizce
2021
Fizik ve Fizik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İNANÇ ADAGİDELİ
- İktisat politikalarına kuantum fiziği ve entropinin yansıması
Reflections of quantum physics and entropy on economic policies
HALİL KÜÇÜKBİLTEKİN
Doktora
Türkçe
2024
EkonomiMersin Üniversitesiİktisat Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜLEYMAN DEĞİRMEN
DOÇ. DR. MUSTAFA SALTI
- Applications of quantum metrology and thermodynamics in emerging quantum technologies
Kuantum teknolojilerinde kuantum metroloji ve termodinamiğin uygulamaları
ALI PEDRAM
Doktora
İngilizce
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiKoç ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜR ESAT MÜSTECAPLIOĞLU
- A monte carlo study of Maxwell's demon coupled to finite quantum heat baths
Sonlu kuantum ısı banyoları ile birleşik Maxwell'in cini üzerine bir monte carlo incelemesi
UMUTCAN GÜLER
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET CEMAL YALABIK
- A historical evaluation of artificial intelligence with focus on algorithms generating creative artwork
Yapay zeka üzerine yaratıcı yapıt üreten algoritmalar odaklı tarihsel bir değerlendirme
İLKEM AHU ŞAHİN
Doktora
İngilizce
2026
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiBilim ve Teknoloji Tarihi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYTEKİN ÇÖKELEZ