Starke Kopplung nicht-Markovianer quantenthermodynamischer Systeme unter Verwendung der exakten Dynamik eines zentralen Spins, der von einem Spin-Bad umgeben ist, und der Rolle eines kanonischen Hamiltonians

Der Fokus liegt auf dem Verständnis der quantenthermodynamischen Eigenschaften stark gekoppelter nicht-Markovianer Quantensysteme. Zu diesem Zweck wird ein nicht-triviales, nicht-Markovianes Modell eines zentralen Spins, umgeben von einem Spin-Bad, behandelt, und seine exakte Entwicklung wird für beliebige System-Bad-Kopplungen abgeleitet. Die grundlegenden quantenthermodynamischen Größen, wie die innere Energie des Systems und des Bades, Arbeit, Wärme, Entropieproduktion und Ergotropie, werden unter Verwendung der Dynamik und des ursprünglichen Hamiltonians des Systems (Bades) berechnet. Ein expliziter Ausdruck für die Arbeit, eine Diskrepanz zwischen den inneren Energien des Systems und des Bades, wird abgeleitet. Darüber hinaus wird eine interessante Beobachtung gemacht, die relevant ist für das Spin-Bad, das als Ladegerät fungiert, in einem Szenario, in dem der zentrale Spin als Quantenbatterie betrachtet wird. Die Rolle eines kanonischen Hamiltonians bei der Berechnung der oben genannten thermodynamischen Größen, eine kürzlich entwickelte Technik, wird ebenfalls untersucht.