초록 ▼

□ 연구개요
맥스웰 악마의 문제를 상호정보 엔트로피를 이용하여 해결한 피드백의 정보열역학이론을 피드백 문제에 적용하였다. 계와 열저장소의 분자들의 상호작용을 구체적으로 다룰 수 있는 분자동역학을 이용하여 비평형열역학 문제를 연구하였다. 자기장하에서 외부 토크에 의한 비평형열역학 문제를 연구하였다. 시간의존적으로 변화하는 프로토콜에 대한 등온지름길(shortcut-to-isothermal) 수송 문제를 대만의 실험연구팀과 공동연구 하였다. 강한 결합을 하고 있는 계와 열저장소의 문제를 고전적으로 연구하였고 약한 계에서 알 수 없

□ 연구개요
맥스웰 악마의 문제를 상호정보 엔트로피를 이용하여 해결한 피드백의 정보열역학이론을 피드백 문제에 적용하였다. 계와 열저장소의 분자들의 상호작용을 구체적으로 다룰 수 있는 분자동역학을 이용하여 비평형열역학 문제를 연구하였다. 자기장하에서 외부 토크에 의한 비평형열역학 문제를 연구하였다. 시간의존적으로 변화하는 프로토콜에 대한 등온지름길(shortcut-to-isothermal) 수송 문제를 대만의 실험연구팀과 공동연구 하였다. 강한 결합을 하고 있는 계와 열저장소의 문제를 고전적으로 연구하였고 약한 계에서 알 수 없었던 세 가지의 다른 열이 존재함을 밝혔다.간단한 Floquet 시스템의 양자확률열역학을 연구하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
정보열역학의 경우 실제적인 피드백 문제인 시간지연과 오버슈팅에 관해 연구하였고 피드백의 정상상태의 안정성과 오버슈팅의 시그널로서 상호정보 엔트로피가 증가함을 밝혔다. 연구 결과는 Euro. Phys. Lett와 Phys. Rev. E에 두 편의 논문으로 발표하였다. 분자동역학을 이용하여 비평형 요동정리 등 이론적인 결과들을 확인하였고 J Phys. A에 논문을 발표하였다. 자기장하에서 외부토크에 의해 유도된 비평형 브라우니안 운동을 연구하였다. 자기장 자체는 일을 하지 않지만 자기장이 토크와 같은 회전방향의 운동을 유도할 때는 중심력을 증가시켜 입자의 정상상태를 안정화시킴을 밝혔다. 정상상태의 안정성, 비가역성 확률류, 비표준적 엔트로피, 분산소실(fluctuation-dissipation) 관계의 파괴 등을 연구하였다. 연구 결과는 Phy. Rev. E에발표하였다. 변화하는 포텐셜에 대해 외부 힘을 가하여 항상 포텐셜에 대해 볼츠만 분포를 유지하는 등온지름길 수송 문제를 실험그룹과 공동연구하여 논문이 Phys.Rev. Research (2019)에 채택되었다. 고전적 강한 결합계의 연구를 통해 기존에 같다고 여겨지던 세 가지 열이 다르게 정의되고 정상상태의 평균값은 모두 같지만 요동의 확률분포는 확연히 다르다는 것을 밝혔다. 연구결과는 Phys. Rev. E (2019)에 채택되었다. Floquet 계의 양자확률열역학을 린드브라드 방정식을 통해 연구하여 고전적 형태의 요동정리가 만족함을 보였고 논문 작성 중이다.

□ 연구개발결과의 중요성
정보열역학의 연구의 경우 시간지연이 피드백 성과에 미치는 영향과 피드백의 과부하로 인한 오버슈팅의 연구는 실제 피드백에 중요한 정보를 줄 것이다. 분자동역학연구 방법론은 계와 유체 분자들과의 상호작용을 다루기 때문에 고전 강한계의 연구에 유용하게 쓰일 수 있다. 비보전력과 속도 의존적인 자기장이 가해진 문제는 비평형의 광범위한 요소를 포함하고 있고 underdamped 조건에서 기술되기 때문에 이론적 기법과 비평형의 개념들이 다른 연구에서도 유용하게 쓰일 것이다. 등온지름길 수송문제는 엔진 연구 등에서 중요한 이슈로 현재 실험 그룹과 후속 공동연구가 진행되고 있다. 강결합 양자계의 양자역학 문제 앞으로도 가장 중요한 문제 중 하나로 수많은 연구가 진행될 것이다. Floquet 계 연구는 이 방향으로 첫 발걸음이라 할수 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 가. 고전 확률열역학 ... 3
• 나. 양자 확률열역학 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 가. 1차년도(2016.11.01.-2017.10.31.) ... 5
• 나. 2차년도(2017.11.01.-2018.08.31.) ... 6
• 다. 3, 4차년도(2018.09.01.-2019.10.31.) ... 7
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 8
• 가. 정보열역학 ... 8
• 나. 분자동역학 ... 8
• 다. 비평형에서 자기장의 역할 연구 ... 8
• 라. 시간의존적인 프로토콜에 대한 비평형 연구 ... 8
• 마. 고전 강결합계 연구 ... 8
• 바. Floquet 양자계의 비평형 열역학 연구 ... 9
• 4. 참고문헌 ... 9
• 5. 연구성과 ... 10
• 끝페이지 ... 13