Professor: Thiago Rodrigues Oliveira (UFF)

Desde seu surgimento a Física Estatística tem sido bem sucedida, predizendo o comportamento de sistemas encontrados na natureza. Contudo, ainda não está totalmente claro porque ela funciona: como podem médias num conjunto de estados (ensemble) predizer propriedades de sistemas físicos que supostamente se encontram em um estado bem definido e evoluindo deterministicamente? Por outro lado, a generalidade do processo de termalização também é pouca compreendida: são raros os casos onde se pode mostrar analiticamente a evolução de um sistema para o equilíbrio.

Recentemente, usando a Mecânica Quântica e o conceito de emaranhamento, uma nova e interessante abordagem foi proposta para essa questão. Por um lado, se mostrou que o uso de ensembles não é essencial, já que a maioria dos estados puros do espaço de Hilbert teria propriedades semelhantes às do ensemble; tipicamente o sistema parece ser descrito por um ensemble [1]. Ao mesmo tempo, pode-se mostrar que alguns observáveis de um sistema fechado evoluindo unitariamente tendem ao equilíbrio para uma grande classe de Hamiltonianas e estados iniciais [2,3].

Neste curso, irei fazer uma breve revisão sobre os fundamentos da física estatística e o formalismo da mecânica quântica aplicada a física estatística e a informação quântica, introduzindo o uso de operadores densidade para descrever sistemas físicos e o conceito de emaranhamento. Em seguida irei descrever em detalhes e discutir a nova proposta mencionada acima.

Material do Curso:

1. t_oliveira_1a_aula_verao_2012
2. t_oliveira_2a_aula_verao_2012
3. t_oliveira_3a_aula_verao_2012

Como bibliografia usaremos os artigos abaixo e parte do livro texto de Jochen Gemmer, M. Michel e Günter Mahler, Quantum Thermodynamics: Emergence of Thermodynamic Behavior Within Composite Quantum Systems, Lecture Notes in Physics , Vol. 784, Springer, 2009.

[1] Sandu Popescu, Anthony J. Short e Andreas Winter, Entanglement and the Foundations of Statistical Mechanics, Nature Physics 2, 754 - 758 (2006).

[2] Peter Reimann, Foundation of Statistical Mechanics under Experimentally Realistic Conditions, Phys. Rev. Lett. 101, 190403 (2008).

[3] Noah Linden, Sandu Popescu, Anthony J. Short e Andreas Winter, Quantum Mechanical Evolution Towards Thermal Equilibrium, Phys. Rev. E 79, 061103 (2009).