Thermodynamique de l'information quantique hors équilibre

par Samyak pratyush Samyak Pratyush Prasad (Prasad)

Projet de thèse en Physique Théorique

Sous la direction de Alexia Auffeves.

Thèses en préparation à l'Université Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale physique , en partenariat avec Institut Néel (laboratoire) depuis le 01-09-2021 .


  • Résumé

    Les démons de Maxwell sont des dispositifs paradigmatiques de la thermodynamique, qui exploitent l'information comme une ressource pour effectuer des tâches interdites autrement. Le projet de doctorat se concentre sur de nouveaux types de démons de Maxwell émergeant dans le domaine quantique. Un premier axe traite des démons hors équilibre ou N-démons, où la ressource informationnelle est remplacée par une distribution hors-équilibre. Le doctorant construira le cadre théorique pour analyser ces dispositifs au niveau stochastique. Cette partie du travail sera réalisée en étroite collaboration avec le groupe du Pr Igor Dotsenko (Collège de France, Paris) où des expériences sont réalisées avec des atomes de Rydberg et des cavités supraconductrices. Un deuxième axe est consacré aux démons autonomes de Maxwell, où l'information n'est jamais extraite au niveau classique, mais reste capturée dans des corrélations quantiques. Le doctorant comparera les empreintes énergétiques et entropiques des démons de Maxwell classiques et autonomes traités comme des systèmes quantiques ouverts. L'étude conduira à établir des limites fondamentales pour les démons autonomes de Maxwell opérant en présence de bruit quantique arbitraire.

  • Titre traduit

    Non-equilibrium quantum information thermodynamics


  • Résumé

    Maxwell's demons are paradigmatic devices of thermodynamics, that exploit information as a resource to perform tasks forbidden otherwise. The PhD project focuses on new types of Maxwell's demons emerging in the quantum realm. A first axis deals with non-equilibrium demons or N-demons, where the informational resource is replaced by non-equilibrium distributions. The PhD will build the theoretical framework to analyze these devices at the stochastic level. This part of the work will be realized in close collaboration with the group of Prof. Igor Dotsenko (Collège de France, Paris) where experiments are performed with Rydberg atoms and superconducting cavities. A second axis is devoted to autonomous Maxwell's demons, where information is never extracted at the classical level, but remains captured in quantum correlations. The PhD will compare the energetic and entropic imprints of classical vs. autonomous Maxwell's demons treated as quantum open systems. The study will lead to establish fundamental bounds for autonomous Maxwell's demons operating in the presence of arbitrary quantum noise.