論文の概要: Extractable work in quantum electromechanics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.07819v2
- Date: Tue, 25 Jan 2022 14:32:50 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-28 10:02:28.219285
- Title: Extractable work in quantum electromechanics
- Title（参考訳）: 量子電磁気学における抽出可能な仕事
- Authors: Oisin Culhane, Mark T. Mitchison, John Goold
- Abstract要約: 最近の実験は、懸濁したカーボンナノチューブにおけるコヒーレントな機械的振動の発生を実証している。
ナノエレクトロメカニカルデバイスを量子フライホイールまたは蓄電された機械エネルギーに変換する電池としてモデル化する。
非平衡量子熱力学における2つの方法を用いた自己持続振動のしきい値の特徴付けを行う。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Recent experiments have demonstrated the generation of coherent mechanical
oscillations in a suspended carbon nanotube, which are driven by an electric
current through the device above a certain voltage threshold, in close analogy
with a lasing transition. We investigate this phenomenon from the perspective
of work extraction, by modelling a nano-electromechanical device as a quantum
flywheel or battery that converts electrical power into stored mechanical
energy. We introduce a microscopic model that qualitatively matches the
experimental finding, and compute the Wigner function of the quantum
vibrational mode in its non-equilibrium steady-state. We characterise the
threshold for self-sustained oscillations using two approaches to quantifying
work deposition in non-equilibrium quantum thermodynamics: the ergotropy and
the non-equilibrium free energy. We find that ergotropy serves as an order
parameter for the phonon lasing transition. The framework we employ to describe
work extraction is general and widely transferable to other mesoscopic quantum
devices.
- Abstract（参考訳）: 最近の実験では、ある電圧閾値以上のデバイスを通した電流によって駆動される懸濁カーボンナノチューブにおけるコヒーレントな機械的振動が、ラシング遷移と類似して生じることを示した。
ナノ電気機械装置を量子フライホイールや蓄電機械エネルギーに変換するバッテリとしてモデル化し, 作業抽出の観点からこの現象を検討した。
実験結果と定性的に一致する微視的モデルを導入し,非平衡定常状態における量子振動モードのウィグナー関数を計算する。
非平衡量子熱力学におけるワークデポジションを定量化するための2つのアプローチ(エルゴトロピーと非平衡自由エネルギー)を用いて自己持続振動の閾値を特徴付ける。
エルゴトロピーはフォノンのラシング遷移の順序パラメータであることがわかった。
作業抽出を記述するためのフレームワークは一般的なものであり、他のメソスコピック量子デバイスに広く転送可能である。
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