არაწრფივი მრავალმოდიანი ფოტონური სისტემების თემოდინამიკური თეორია

ავტორი: ალექსანდრე შუკაკიძე
საკვანძო სიტყვები: ფოტონიკა, ოპტიკა, თერმოდინამიკა, სტატისტიკური ფიზიკა
ანოტაცია:

დღესდღეობით მრავალმოდიანი ოპტიკური სისტემები განსაკუთრებული ინტერესით შეისწავლება. კერძოდ, ესენია სისტემები რომლებიც ათასობით ოპტიკური ბოჭკოსაგან შედგება, მაგალითად მაღალსიჩქარიანი საინფორმაციო სისტემები. ამ სისტემებში მიმიდინარე რთული ურთიერთქმედებების გამო დაიკვირვება მრავალი განსაკუთრებული ოპტიკური ეფექტი. ქაოტურმა პროცესებმა, რომლებიც მიმდინარეობს ზემოაღნიშნულ სისტემებში, გამოიწვია მრავალი თეორიული პრობლება, რომელთა დაძლევაც ვერ ხერხდება კლასიკური მიდგომების გამოყენებით. ეს ნაშრომი იწყება ზემოხსენებული სისტემებისთვის დისკრეტული შრედინგერის განტოლების გამოყვანითა და ამოხსნით. მოყვანილია ანალოგიები კლასიკურ და კვანტურ მექანიკასთან. მოჰყვება თერმოდინამიკური თეორია, რომელიც აღწერს ამ ტიპის რთული ფოტონური კონფიგურაციების ყოფაქცევას. კერძოდ, შემოყვანილია ახალი ფიზიკური სიდიდეები, "შინაგანი ენერგია" (გავრცელების მუდმივის საშუალო მნიშვნელობა) და "ოპტიკური ენტროპია". მიღებულია მდგომარეობის ახალი განტოლება, რომელიც ერთატომიანი აირის მდგომარეობის განტოლების ანალოგიურია. ასევე ნაჩვენებია, რომ ერთი სისტემიდან მეორეში გადასვლისას ოპტიკური ძალა "შინაგან ენერგიასთან" ერთად თერმოდინამიკის მეორე კანონის თანახმად იცვლება. საბოლოოდ მიღებულია ადიაბატური პროცესების კანონები და წარმოდგენილია კარნოს ციკლის ანალოგიური პროცესების განხორციელების შესაძლებლობა ამ ტიპის ფოტონურ სისტემებში.