論文の概要: Making statistics work: a quantum engine in the BEC-BCS crossover
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.14202v1
- Date: Wed, 28 Sep 2022 16:20:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-24 19:37:32.564745
- Title: Making statistics work: a quantum engine in the BEC-BCS crossover
- Title（参考訳）: 統計処理:bec-bcsのクロスオーバーにおける量子エンジン
- Authors: Jennifer Koch, Keerthy Menon, Eloisa Cuestas, Sian Barbosa, Eric Lutz,
Thom\'as Fogarty, Thomas Busch and Artur Widera
- Abstract要約: 極低温粒子のフェルミオンとボゾンアンサンブルのエネルギー差による新しい量子多体エンジンを実現する。
我々は、ボゾン分子のボース=アインシュタイン凝縮体と一元性フェルミ気体の間のガスを調整することにより、量子オットーサイクルの伝統的な加熱と冷却のストロークを置き換える。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Heat engines convert thermal energy into mechanical work both in the
classical and quantum regimes. However, quantum theory offers genuine
nonclassical forms of energy, different from heat, which so far have not been
exploited in cyclic engines to produce useful work. We here experimentally
realize a novel quantum many-body engine fuelled by the energy difference
between fermionic and bosonic ensembles of ultracold particles that follows
from the Pauli exclusion principle. We employ a harmonically trapped superfluid
gas of $^6$Li atoms close to a magnetic Feshbach resonance which allows us to
effectively change the quantum statistics from Bose-Einstein to Fermi-Dirac. We
replace the traditional heating and cooling strokes of a quantum Otto cycle by
tuning the gas between a Bose- Einstein condensate of bosonic molecules and a
unitary Fermi gas (and back) through a magnetic field. The quantum nature of
such a Pauli engine is revealed by contrasting it to a classical thermal engine
and to a purely interaction-driven device. We obtain a work output of several
$10^6$ vibrational quanta per cycle with an efficiency of up to $25\%$. Our
findings establish quantum statistics as a useful thermodynamic resource for
work production, shifting the paradigm of energy-conversion devices to a new
class of emergent quantum engines.
- Abstract（参考訳）: 熱エンジンは熱エネルギーを古典的および量子的状態の両方で機械的作業に変換する。
しかし、量子論は真の非古典的なエネルギー形態を提供しており、これまでサイクルエンジンでは利用されていない熱とは異なっている。
ここでは,パウリの排他原理に従う極低温粒子のフェルミイオンとボソニックアンサンブルのエネルギー差を動力源とする新しい量子多体エンジンを実験的に実現する。
磁気フェシュバッハ共鳴に近い$^6$Liの高流動気体を用いて、ボース=アインシュタインからフェルミ=ディラックへの量子統計を効果的に変化させることができる。
量子オットーサイクルの伝統的な加熱と冷却のストロークを、ボソニック分子のボース・アインシュタイン凝縮物と一元的なフェルミガス(そしてその逆)の間の気体を磁場で調整することで置き換える。
このようなパウリエンジンの量子的性質は、古典的な熱エンジンや純粋に相互作用駆動のデバイスと対比することで明らかにされる。
1サイクルあたり10^6$の振動量子数を最大$25\%の効率で出力する。
本研究は, エネルギー変換装置のパラダイムを新しい世代の量子エンジンにシフトさせることにより, 作業生産に有用な熱力学資源として量子統計学を確立した。
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