論文の概要: Engineering a heat engine purely driven by quantum coherence

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.11593v1
• Date: Fri, 23 Sep 2022 13:56:45 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-25 10:15:06.214420
• Title: Engineering a heat engine purely driven by quantum coherence
• Title（参考訳）: 純粋に量子コヒーレンスによって駆動される熱エンジンの工学
• Authors: Stefan Aimet and Hyukjoon Kwon
• Abstract要約: コヒーレンス(Coherence)は、量子熱エンジンの性能に有益な資源または有害物である。 我々は,コヒーレンス浴が中間的なコヒーレンス度を有する場合,最適コヒーレンス充電と抽出作業が達成されることを示す。 入力コヒーレンスフロー当たりの抽出可能な作業によって与えられるエンジンの効率は、動作不能なシステムバス相関にコヒーレンスが格納されるのを避けることにより最適化される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.685589351789462
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The question of whether quantum coherence is a resource beneficial or detrimental to the performance of quantum heat engines has been thoroughly studied but remains undecided. To isolate the contribution of coherence, we analyse the performance of a purely coherence-driven quantum heat engine, a device that does not include any heat flow during the thermodynamic cycle. The engine is powered by the coherence of a multi-qubit system, where each qubit is charged via interaction with a coherence bath using the Jaynes-Cummings model. We demonstrate that optimal coherence charging and hence extractable work is achieved when the coherence bath has an intermediate degree of coherence. In our model, the exctractable work is maximised when four copies of the charged qubits are used. Meanwhile, the efficiency of the engine, given by the extractable work per input coherence flow, is optimised by avoiding coherence being stored in the system-bath correlations that is inaccessible to work. We numerically find that the highest efficiency is obtained for slightly lower temperatures and weaker system-bath coupling than those for optimal coherence charging.
• Abstract（参考訳）: 量子コヒーレンス(quantum coherence)は、量子熱エンジンの性能に有益か有害かという問題は、徹底的に研究されてきたが、決定的ではない。 コヒーレンスの寄与を分離するため、熱力学サイクル中に熱の流れを一切含まない純コヒーレンス駆動の量子熱エンジンの性能を解析した。 エンジンはマルチキュービットシステムのコヒーレンスによって駆動され、各キュービットはJaynes-Cummingsモデルを用いてコヒーレンスバスと相互作用して充電される。 本研究では,コヒーレンス浴が中間のコヒーレンス度を持つ場合,最適なコヒーレンス帯電と抽出可能な作業が達成されることを示す。 このモデルでは、荷電量子ビットの4つのコピーを使用すると、抽出可能な作業が最大化される。 一方、入力コヒーレンスフロー当たりの抽出可能な作業によって与えられるエンジンの効率は、動作不能なシステムバス相関にコヒーレンスが格納されることを回避して最適化される。 最適コヒーレンス帯電率よりも, 温度がわずかに低く, システムバス結合が弱い場合に高い効率が得られる。

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