論文の概要: Dynamical Control of Quantum Heat Engines Using Exceptional Points
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.12975v1
- Date: Mon, 24 Oct 2022 06:49:05 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-21 19:01:54.919683
- Title: Dynamical Control of Quantum Heat Engines Using Exceptional Points
- Title(参考訳): 例外点を用いた量子熱機関の動的制御
- Authors: J.-W. Zhang, J.-Q. Zhang, G.-Y. Ding, J.-C. Li, J.-T. Bu, B. Wang,
L.-L. Yan, S.-L. Su, L. Chen, F. Nori, \c{S}. K. \"Ozdemir, F. Zhou, H. Jing,
M. Feng
- Abstract要約: 量子サーマルマシン(quantum thermo machine)は、熱湯と冷湯を結合したオープン量子システムである。
非ハーミティ性(英: non-Hermiticity)は、非エルミティアン・ハミルトニアンあるいはリウヴィリア超作用素の固有値とその関連する固有ベクトルが合体する例外的な点の存在である。
本稿では, 単一イオン熱機関の実験的実現を報告し, 量子熱機関の力学と性能に対するリウビリア点の影響を実証する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.09679987540134938
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: A quantum thermal machine is an open quantum system coupled to hot and cold
thermal baths. Thus, its dynamics can be well understood using the concepts and
tools from non-Hermitian quantum systems. A hallmark of non-Hermiticity is the
existence of exceptional points where the eigenvalues of a non-Hermitian
Hamiltonian or an Liouvillian superoperator and their associated eigenvectors
coalesce. Here, we report the experimental realisation of a single-ion heat
engine and demonstrate the effect of the Liouvillian exceptional points on the
dynamics and the performance of a quantum heat engine. Our experiments have
revealed that operating the engine in the exact- and broken-phases, separated
by a Liouvillian exceptional point, respectively during the isochoric heating
and cooling strokes of an Otto cycle produces more work and output power and
achieves higher efficiency than executing the Otto cycle completely in the
exact phase where the system has an oscillatory dynamics and higher coherence.
This result opens interesting possibilities for the control of quantum heat
engines and will be of interest to other research areas that are concerned with
the role of coherence and exceptional points in quantum processes and in work
extraction by thermal machines.
- Abstract(参考訳): 量子熱機械(quantum thermo machine)は、熱湯と冷湯を結合したオープン量子システムである。
したがって、その力学は非エルミート量子系の概念とツールを用いてよく理解することができる。
非ハーミティ性(英: non-Hermiticity)は、非エルミティアン・ハミルトニアンあるいはリウヴィリア超作用素の固有値とその関連する固有ベクトルが合体する例外的な点の存在である。
本稿では,単イオン熱エンジンを実験的に実現し,リウビリアン例外点が量子熱エンジンの動力学および性能に及ぼす影響を実証する。
実験の結果,オットーサイクルの等温加熱と冷却のストロークの間,リウヴィリアの例外点で分離された正確な位相と破損した位相でエンジンを動作させることで,オットーサイクルが振動力学と高コヒーレンスを有する正確な位相で完全にオットーサイクルを実行するよりも,作業と出力の効率が向上することがわかった。
この結果は量子熱エンジンの制御に興味深い可能性を開き、量子プロセスにおけるコヒーレンスと例外的な点の役割や熱機械による作業抽出に関心を持つ他の研究分野にも興味を持つだろう。
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