論文の概要: Quantum thermoelectric transmission functions with minimal current fluctuations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.10205v4
• Date: Thu, 23 Jan 2025 13:30:59 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-24 15:55:56.197337
• Title: Quantum thermoelectric transmission functions with minimal current fluctuations
• Title（参考訳）: 極小電流変動を有する量子熱電伝達関数
• Authors: Andre M. Timpanaro, Giacomo Guarnieri, Gabriel T. Landi,
• Abstract要約: 熱力学的不確実性関係(TURs)は非平衡物理学のベンチマーク結果を表す。 熱電デバイスの信頼性を最大化する伝達関数は,ボックスカー関数の集合であることを示す。 これにより、温度や化学的ポテンシャル勾配に応じて、TURが任意に大量に違反できることが示される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Thermodynamic uncertainty relations (TURs) represent a benchmark result in nonequilibrium physics that allows to place fundamental lower bounds on the noise-to-signal ratio (precision) of currents in nanoscale devices. Originally formulated for classical time-homogeneous Markov processes, these relations, were shown to be violated in thermoelectric engines and photovoltaic devices supporting quantum-coherent transport. However, the extent to which these violations may occur still represents a missing piece of the puzzle. In this work, we provide such answer in a definitive way within the general Landauer-B\"uttiker formalism for noninteracting systems, beyond any perturbative regime, e.g., linear response. In particular, using analytical constrained-optimization techniques, we rigorously demonstrate that the transmission function which maximizes the reliability of thermoelectric devices (i.e., which minimizes the fluctuations of its steady-state currents) for fixed average power and efficiency is a collection of boxcar functions. This allows us to show that TURs can be violated by arbitrarily large amounts, depending on the temperature and chemical potential gradients, thus providing guidelines to the design of optimal devices.
• Abstract（参考訳）: 熱力学的不確実性関係(TURs)は、ナノスケールデバイスにおける電流のノイズ-信号比(精度)に基礎的な下界を置くことができる非平衡物理学のベンチマーク結果を表す。 当初、古典的時間同質マルコフ過程のために定式化されたこれらの関係は、量子コヒーレント輸送をサポートする熱電エンジンや太陽電池装置に違反することが示されている。 しかし、これらの違反が生じる範囲は依然としてパズルの欠片である。 本研究では、非相互作用系に対する一般ランダウアー・B\ "uttiker formalism" の中で決定的な方法でそのような答えを与える。 特に, 熱電デバイスの信頼性を最大化する伝達関数(定常電流の変動を最小限にする)がボックスカー関数の集合であることを, 解析的制約最適化手法を用いて厳密に実証した。 これにより、温度や化学的ポテンシャル勾配に応じて、TURが任意に大量に違反できることを示し、最適デバイスの設計のガイドラインを提供する。

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