論文の概要: The Josephson junction as a quantum engine

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.04762v4
• Date: Mon, 6 Nov 2023 09:54:08 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-08 01:04:04.141260
• Title: The Josephson junction as a quantum engine
• Title（参考訳）: 量子エンジンとしてのジョセフソン接合
• Authors: Robert Alicki and Micha{\l} Horodecki and Alejandro Jenkins and Marcin {\L}obejko and Gerardo Su\'arez
• Abstract要約: クーパー対は、ジョゼフソン接合(JJ)の超伝導電極を開系とし、アンドレフ散乱によって電子の外部浴に結合する。 浴槽間の不平衡は、JJに適用される直流バイアスを生成する。 量子エンジンとしてのJJのこの図は、ジョセフソン効果を不可逆的な過程として解き、量子熱力学や力学系の理論において新たな視点を開こうとするものである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 44.56439370306859
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We treat the Cooper pairs in the superconducting electrodes of a Josephson junction (JJ) as an open system, coupled via Andreev scattering to external baths of electrons. The disequilibrium between the baths generates the direct-current bias applied to the JJ. In the weak-coupling limit we obtain a Markovian master equation that provides a simple dynamical description consistent with the main features of the JJ, including the form of the current-voltage characteristic, its hysteresis, and the appearance under periodic voltage driving of discrete Shapiro steps. For small dissipation, our model also exhibits a self-oscillation of the JJ's electrical dipole with frequency $\Omega = 2 e V / \hbar$ around mean voltage $V$. This self-oscillation, associated with "hidden attractors" of the nonlinear equations of motion, explains the observed production of monochromatic radiation with frequency $\Omega$ and its harmonics. We argue that this picture of the JJ as a quantum engine resolves open questions about the Josephson effect as an irreversible process and could open new perspectives in quantum thermodynamics and in the theory of dynamical systems.
• Abstract（参考訳）: ジョゼフソン接合(jj)の超伝導電極におけるクーパー対を開放系として扱い、アンドレエフ散乱を介して電子の外部浴槽に結合する。 浴槽間の不平衡はJJに適用される直流バイアスを生成する。 弱結合極限において,JJ の主特性,そのヒステリシス,離散シャピロステップの周期電圧駆動時の出現など,JJ の主特徴と一致する単純な動的記述を提供するマルコフマスター方程式を得る。 また, このモデルでは, 平均電圧$V$あたりの周波数$\Omega = 2 e V / \hbar$でJJの電気双極子の自己発振を示す。 この自己振動は、非線形運動方程式の「隠れ引力」と関連付けられ、周波数$\Omega$とその調和を持つ単色放射の観測結果を説明する。 量子エンジンとしてのJJのこの図は、ジョセフソン効果を不可逆的な過程として解き、量子熱力学や力学系の理論において新たな視点を開こうとするものである。

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