論文の概要: Superconducting-like heat current: Effective cancellation of
current-dissipation trade off by quantum coherence
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.13412v1
- Date: Tue, 28 Apr 2020 10:43:26 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-21 22:03:11.993294
- Title: Superconducting-like heat current: Effective cancellation of
current-dissipation trade off by quantum coherence
- Title（参考訳）: 超伝導様熱流:量子コヒーレンスによる電流散逸トレードオフの効果的解消
- Authors: Hiroyasu Tajima and Ken Funo
- Abstract要約: 我々は、量子コヒーレンスが電流と散逸の間のトレードオフにどのように影響するかを明らかにする普遍的な枠組みを確立する。
エネルギー科学への応用として、古典的なエンジンに縛られた電力効率を超える量子熱エンジンサイクルを構築する。
- 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: Producing a large current typically requires large dissipation, as is the
case in electric conduction, where Joule heating is proportional to the square
of the current. Stochastic thermodynamics offers a framework to study
nonequilibrium thermodynamics of small fluctuating systems, and quite recently,
microscopic derivations and universal understanding of the trade-off relation
between the current and dissipation have been put forward. Here we establish a
universal framework clarifying how quantum coherence affects the trade-off
between the current and dissipation: a proper use of coherence enhances the
heat current without increasing dissipation, i.e. coherence can reduce
friction. If the amount of coherence is large enough, this friction becomes
virtually zero, realizing a superconducting-like ``dissipation-less'' heat
current. Since our framework clarifies a general relation among coherence,
energy flow, and dissipation, it can be applied to many branches of science. As
an application to energy science, we construct a quantum heat engine cycle that
exceeds the power-efficiency bound on classical engines, and effectively
attains the Carnot efficiency with finite power in fast cycles. We discuss
important implications of our findings with regard to the field of quantum
information theory, condensed matter physics and biology.
- Abstract（参考訳）: 大きな電流を発生させるには、電気伝導の場合のように大きな散逸が必要であり、ジュール加熱は電流の正方形に比例する。
確率的熱力学は、小さな変動系の非平衡熱力学を研究する枠組みを提供し、最近では、電流と散逸の間のトレードオフ関係の微視的導出と普遍的理解が進められている。
ここでは、量子コヒーレンスが電流と散逸の間のトレードオフにどのように影響するかを明確にする普遍的な枠組みを確立する。
もしコヒーレンスが十分大きいならば、この摩擦は実質的にゼロとなり、超伝導のような「散逸なし」の熱電流が実現される。
本手法は,コヒーレンス,エネルギーフロー,散逸の一般的な関係を明らかにするため,多くの科学分野に適用できる。
エネルギー科学への応用として、古典的エンジンに束縛された電力効率を超える量子熱エンジンサイクルを構築し、高速サイクルにおいて有限のパワーを持つカルノー効率を効果的に達成する。
本稿では, 量子情報理論, 凝縮物質物理, 生物学の分野に関して, 本研究の意義について論じる。
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