論文の概要: Quantum Otto cycle under strong coupling
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.09400v3
- Date: Tue, 4 Apr 2023 08:42:49 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-05 19:13:27.032439
- Title: Quantum Otto cycle under strong coupling
- Title（参考訳）: 強結合下での量子オットーサイクル
- Authors: Mao Kaneyasu and Yoshihiko Hasegawa
- Abstract要約: 本研究では、弱い結合仮定なしで一般に適用できる量子オットーサイクルモデルを提案する。
我々は,弱いカップリングモデルにおける熱化過程を,熱化と脱カップリングを含むプロセスに置き換える。
単純な2レベルシステムを用いて,相互作用強度とモデルの有効性の関係を数値的に検討した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.111899441919164
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum heat engines are often discussed under the weak coupling assumption
that the interaction between the system and the reservoirs is negligible.
Although this setup is easier to analyze, this assumption cannot be justified
on the quantum scale. In this study, a quantum Otto cycle model that can be
generally applied without the weak coupling assumption is proposed. We replace
the thermalization process in the weak coupling model with a process comprising
thermalization and decoupling. The efficiency of the proposed model is
analytically calculated and it indicates that when the contribution of the
interaction terms is neglected in the weak interaction limit, it reduces to
that of the earlier model. The sufficient condition for the efficiency of the
proposed model not to surpass that of the weak coupling model is that the
decoupling processes of our model have a positive cost. Moreover, the relation
between the interaction strength and the efficiency of the proposed model is
numerically examined using a simple two-level system. Furthermore, we show that
our model's efficiency can surpass that of the weak coupling model under
particular cases. From analyzing the majorization relation, we also find a
design method of the optimal interaction Hamiltonians which are expected to
provide the maximum efficiency of the proposed model. Under these interaction
Hamiltonians, the numerical experiment shows that the proposed model achieves
higher efficiency than that of its weak coupling counterpart.
- Abstract（参考訳）: 量子熱エンジンは、システムと貯水池の相互作用は無視できるという弱い結合の仮定の下でしばしば議論される。
この設定は解析が容易であるが、この仮定は量子スケールでは正当化できない。
本研究では,弱結合仮定を伴わずに一般に適用可能な量子オットーサイクルモデルを提案する。
我々は,弱いカップリングモデルにおける熱化過程を,熱化と脱カップリングを含むプロセスに置き換える。
提案モデルの効率を解析的に計算し,弱い相互作用限界において相互作用項の寄与が無視された場合,それ以前のモデルに還元されることを示す。
弱結合モデルの効率性が弱結合モデルの効率を上回らない十分条件は、このモデルの分離過程が正のコストを持つことである。
さらに, 簡単な2レベルシステムを用いて, 相互作用強度と提案モデルの効率の関係を数値的に検討した。
さらに,本モデルでは,特定の場合において,弱い結合モデルよりも効率が優れていることを示す。
主化関係の解析から,提案モデルの最大効率を期待できる最適相互作用ハミルトニアンの設計法を見出した。
これらの相互作用ハミルトニアンの下では、数値実験により、提案モデルが弱結合モデルよりも高い効率を達成することが示されている。
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