論文の概要: Thermodynamics of precision in quantum nano-machines

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2009.11303v3
• Date: Mon, 23 Nov 2020 12:39:30 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-01 04:47:08.756724
• Title: Thermodynamics of precision in quantum nano-machines
• Title（参考訳）: 量子ナノマシンにおける精度の熱力学
• Authors: Antoine Rignon-Bret, Giacomo Guarnieri, John Goold, and Mark T. Mitchison
• Abstract要約: 量子状態における小型熱機械の精度の熱力学について検討する。 量子コヒーレンスによって、電力変動が懸念される場合に役立つか妨げられる可能性がある。
• 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: Fluctuations strongly affect the dynamics and functionality of nanoscale thermal machines. Recent developments in stochastic thermodynamics have shown that fluctuations in many far-from-equilibrium systems are constrained by the rate of entropy production via so-called thermodynamic uncertainty relations. These relations imply that increasing the reliability or precision of an engine's power output comes at a greater thermodynamic cost. Here we study the thermodynamics of precision for small thermal machines in the quantum regime. In particular, we derive exact relations between the power, power fluctuations, and entropy production rate for several models of few-qubit engines (both autonomous and cyclic) that perform work on a quantised load. Depending on the context, we find that quantum coherence can either help or hinder where power fluctuations are concerned. We discuss design principles for reducing such fluctuations in quantum nano-machines, and propose an autonomous three-qubit engine whose power output for a given entropy production is more reliable than would be allowed by any classical Markovian model.
• Abstract（参考訳）: ゆらぎはナノスケール熱機械の力学と機能に強く影響を及ぼす。 近年の確率的熱力学の発展により、多くの平衡系からのゆらぎは、いわゆる熱力学的不確実性関係によるエントロピー生成の速度によって制限されていることが示されている。 これらの関係は、エンジンの出力の信頼性や精度の向上が熱力学的コストの増大を意味する。 ここでは,量子領域における小型熱機械の高精度熱力学について検討する。 特に、量子化された負荷に作用する数量子ビットエンジン(自律および循環の両方)のモデルにおける電力、電力変動、エントロピー生成率の正確な関係を導出する。 文脈によっては、量子コヒーレンスが電力ゆらぎが関係している場所に役立つか、妨げられる可能性がある。 量子ナノマシンにおけるそのような変動を低減させる設計原理を議論し、任意のエントロピー生成のための出力が従来のマルコフモデルよりも信頼性の高い自律3ビットエンジンを提案する。

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