論文の概要: Non-Markovian effect on quantum Otto engine: -Role of system--reservoir
interaction-
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2006.13586v2
- Date: Fri, 29 Jan 2021 07:05:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-12 22:35:03.426479
- Title: Non-Markovian effect on quantum Otto engine: -Role of system--reservoir
interaction-
- Title（参考訳）: 量子オットーエンジンに対する非マルコフ効果:-系--保存相互作用の役割-
- Authors: Yuji Shirai, Kazunari Hashimoto, Ryuta Tezuka, Chikako Uchiyama and
Naomichi Hatano
- Abstract要約: それぞれのサイクルが2つの有限時間量子等方過程からなる量子オットーエンジンの極限サイクルについて検討する。
サイクルの無限反復後の作業抽出における非マルコフ効果(量子等方性過程における還元力学の短時間挙動)について検討する。
- 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: We study a limit cycle of a quantum Otto engine whose each cycle consists of
two finite-time quantum isochoric (heating or cooling) processes and two
quantum adiabatic work-extracting processes. Considering a two-level system as
a working substance that weakly interacts with two reservoirs comprising an
infinite number of bosons, we investigate the non-Markovian effect (short-time
behavior of the reduced dynamics in the quantum isochoric processes (QIPs)) on
work extraction after infinite repetition of the cycles. We focus on the
parameter region where energy transferred to the reservoir can come back to the
system in a short-time regime, which we call energy backflow to show partial
quantum-mechanical reversibility. As a situation completely different from
macroscopic thermodynamics, we find that the interaction energy is finite and
negative by evaluating the average energy change of the reservoir during the
QIPs by means of the full-counting statistics, corresponding to the two-point
measurements. The feature leads us to the following findings: (1) the Carnot
theorem is consistent with a definition of work including the interaction
energy, although the commonly used definition of work excluding the interaction
leads to a serious conflict with the thermodynamic law, and (2) the energy
backflow can increase the work extraction. Our findings show that we need to
pay attention to the interaction energy in designing a quantum Otto engine
operated in a finite time, which requires us to include the non-Markovian
effect, even when the system-reservoir interaction is weak.
- Abstract（参考訳）: 各サイクルが2つの有限時間量子イソコリック(加熱または冷却)プロセスと2つの量子断熱作業抽出プロセスからなる量子オットーエンジンの極限サイクルについて検討する。
無限個のボソンからなる2つの貯水池と弱に相互作用する作用物質としての2レベル系を考えると、サイクルの無限反復後の作業抽出における非マルコフ効果(量子等調過程(qips)における還元ダイナミクスの短時間挙動)について検討する。
我々は,貯水池に移動するエネルギーが短時間でシステムに戻るパラメータ領域に注目し,この領域をエネルギー逆流と呼び,部分量子力学的可逆性を示す。
巨視的熱力学とは完全に異なる状況として, qipsにおける貯留層の平均エネルギー変化を全計数統計を用いて評価することにより, 相互作用エネルギーは有限かつ負であることが判明した。
この特徴は、(1)カルノーの定理は相互作用エネルギーを含む仕事の定義と一致しているが、相互作用を除く仕事の定義は熱力学法則と深刻な矛盾を招き、(2)エネルギー逆流は仕事の抽出を増加させる。
その結果、有限時間に作動する量子オットーエンジンの設計において、系-保存相互作用が弱い場合でも、非マルコフ効果を含める必要があるため、相互作用エネルギーに注意を払う必要があることがわかった。
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