Bunalımlı spin-örgü sisteminin kuantum termodinamiği

Kuantum ısı makinesi sıcak ve soğuk rezervuarlar arasındaki ısı akışından güç üretir. Giderek küçülen araç ve makineler dünyasında kuantum etkilerinin ortaya çıktığı ölçekte bu makineleri üretmek önem kazanmaktadır. Böylece klasik termodinamiğin kuantum ölçeğindeki karşılığı olan kuantum termodinamiği alanı yeni bir disiplin olarak ortaya çıkar. Farklı sıcaklık düzeylerine sahip pek çok kuantum mekaniksel sistemler kullanılarak ısı makinesinin yapılabileceği literatürde gösterilmiştir. Spin sistemleri de buna iyi bir örnektir. Biz bu çalışmada bunalımlı bir sistem olarak bilinen spin-cam model üzerinde çalıştık. Spin-cam sistemler yalnızca yoğun madde fiziği ve istatistik mekaniğin değil aynı zamanda biyolojik sistemlerin dinamiğini açıklamak için de ilginç ve önemli bir konudur. Bu sistemler özellikle insan beynini modelleme veya canlılığın temel yapısını oluşturan moleküler evrimin modellenmesi konularında önemli bir yere sahip olmuştur. Bu nedenle bu tez çalışmasında bunalımlı (1/2,1,1/2) karma Heisenberg XXZ spin sistemini ele aldık ve bunalım etkisi altında kuantum ısı makinesinin üreteceği iş ve verimi hesapladık. Ele aldığımız sistem seçilen etkileşim parametresine bağlı olarak farklı manyetik fazları da gösterebilmektedir. Çalışmada ferromanyetik, antiferromanyetik faz durumlarında iş ve verim hesaplanarak spin-cam fazının sonuçları ile karşılaştırılmıştır.