論文の概要: Optimal operation of a three-level quantum heat engine and universal nature of efficiency

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2003.07608v1
• Date: Tue, 17 Mar 2020 10:07:18 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-28 22:20:40.730515
• Title: Optimal operation of a three-level quantum heat engine and universal nature of efficiency
• Title（参考訳）: 3レベル量子熱エンジンの最適運転と効率の普遍的性質
• Authors: Varinder Singh
• Abstract要約: 本研究では,最大効率で動作可能な3レベル量子熱エンジンについて検討する。 我々は効率の一般的な表現を見つけ、最大電力と最大効率で効率の普遍的な性質を確立する。 我々は, 最大出力と最大効率の電力系統における三段量子熱エンジンの性能を比較し, 最大出力の8.89%以上を最大出力とすることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present a detailed study of a three-level quantum heat engine operating at maximum efficient power function, a trade-off objective function defined by the product of the efficiency and power output of the engine. First, for near equilibrium conditions, we find general expression for the efficiency and establish universal nature of efficiency at maximum power and maximum efficient power. Then in the high temperature limit, optimizing with respect to one parameter while constraining the other one, we obtain the lower and upper bounds on the efficiency for both strong as well as weak matter-field coupling conditions. Except for the weak matter-field coupling condition, the obtained bounds on the efficiency exactly match with the bounds already known for some models of classical heat engines. Further for weak matter-field coupling, we derive some new bounds on the the efficiency of the the engine which lie beyond the range covered by bounds obtained for strong matter-field coupling. We conclude by comparing the performance of our three-level quantum heat engine in maximum power and maximum efficient power regimes and show that the engine operating at maximum efficient power produces at least $88.89\%$ of the maximum power output while considerably reducing the power loss due to entropy production.
• Abstract（参考訳）: 本稿では、最大効率電力関数(エンジンの効率と出力の積によって定義されるトレードオフ目的関数)で動作する3レベル量子熱エンジンの詳細な研究について述べる。 まず, ほぼ平衡状態において, 効率の一般表現を見いだし, 最大電力および最大効率電力における効率の普遍的性質を確立する。 そして,一方のパラメータに対して,他方のパラメータを制約しながら最適化する高温限界において,強い条件と弱い物質場結合条件の両方の効率について,下限と上限条件を求める。 弱い物質-磁場結合条件を除いて、得られた効率のバウンドは、いくつかの古典的な熱エンジンのモデルで既に知られているバウンドと正確に一致する。 さらに, 弱い物質場カップリングでは, 強い物質場カップリングのために得られる範囲を超えて, エンジンの効率性にいくつかの新しい境界を導出する。 本稿では, 最大電力と最大効率の電力系統における三段量子熱機関の性能を比較し, 最大効率で運転するエンジンは, エントロピー発生による電力損失を著しく低減しつつ, 最大出力の8.89 %以上を出力することを示した。

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