論文の概要: Efficiency statistics of a quantum Otto cycle

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.12816v1
• Date: Mon, 27 Sep 2021 06:21:52 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-13 12:10:18.404876
• Title: Efficiency statistics of a quantum Otto cycle
• Title（参考訳）: 量子オットーサイクルの効率統計
• Authors: Zhayu Fei, Jin-Fu Chen, and Yu-Han Ma
• Abstract要約: マイクロスケールのエネルギー変換機の性能を評価するために効率性を導入した。 効率は、熱力学サイクルで熱が吸収されないときに、一般的に分岐する。 この研究は、ゆらぎのあるマイクロマシンを最適化するための新たな洞察をもたらすかもしれない。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.941982160616865
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The stochastic efficiency [G. Verley et al., Nat. Commun. 5, 4721 (2014)] was introduced to evaluate the performance of energy-conversion machines in micro-scale. However, such an efficiency generally diverges when no heat is absorbed while work is produced in a thermodynamic cycle. As a result, any statistical moments of the efficiency do not exist. In this study, we come up with a different version of the definition for the stochastic efficiency which is always finite. Its mean value is equal to the conventional efficiency, and higher moments characterize the fluctuations of the cycle. In addition, the fluctuation theorems are re-expressed via the efficiency. For working substance satisfying the equipartition theorem, we clarify that the thermodynamic uncertainty relation for efficiency is valid in an Otto engine. To demonstrate our general discussions, the efficiency statistics of a quantum harmonic-oscillator Otto engine is systematically investigated. The probability that the stochastic efficiency surpasses the Carnot efficiency is explicitly obtained. This work may shed new insight for optimizing micro-machines with fluctuations.
• Abstract（参考訳）: マイクロスケールのエネルギー変換装置の性能を評価するために, 確率効率 (G. Verley et al., Nat. Commun. 5, 4721 (2014)) を導入した。 しかし、そのような効率は、熱力学サイクルで作業が行われる間、熱が吸収されないと一般的に発散する。 結果として、その効率の統計的な瞬間は存在しない。 本研究では,常に有限である確率効率の定義の異なるバージョンを考案する。 その平均値は従来の効率と同等であり、より高いモーメントはサイクルの変動を特徴づける。 さらに、変動定理は効率によって再表現される。 等分定理を満たす作業物質に対しては、効率に関する熱力学的不確実性関係がオットーエンジンで有効であることを明らかにする。 一般論として,量子調和振動子オットーエンジンの効率統計を系統的に検討した。 確率効率がカルノー効率を超える確率を明示的に求める。 この研究は、変動を伴うマイクロマシンを最適化するための新たな洞察をもたらすかもしれない。

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