論文の概要: Monitored non-adiabatic and coherent-controlled quantum unital Otto heat engines: First four cumulants

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.10285v1
• Date: Wed, 17 May 2023 15:20:49 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-18 15:10:05.738991
• Title: Monitored non-adiabatic and coherent-controlled quantum unital Otto heat engines: First four cumulants
• Title（参考訳）: 監視された非断熱およびコヒーレント制御量子ユニタリ熱エンジン:最初の4つの累積
• Authors: Abdelkader El Makouri, Abdallah Slaoui and Rachid Ahl Laamara
• Abstract要約: 熱浴の1つを任意のユニタリチャネルで置き換えることで、1つのスピン-1/2量子オットー熱エンジンを考える。 本研究では, 熱機関として動作する場合, 作業と熱のゆらぎの比が低く, 上界の比が低いことを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
• Abstract: Recently, measurement-based quantum thermal machines draw more attention in the field of quantum thermodynamics. However, the previous results on quantum Otto heat engines were either limited to special unital and non-unital channels in the bath stages, or a specific driving protocol at the work strokes and assuming the cycle being time-reversal symmetric i.e. $V^{\dagger}=U$ (or $V=U$). In this paper, we consider a single spin-1/2 quantum Otto heat engine, by first replacing one of the heat baths by an arbitrary unital channel and then we give the exact analytical expression of the characteristic function from which all the cumulants of heat and work emerge. We prove that under the effect of monitoring, $\nu_{2}>\nu_{1}$ is a necessary condition for positive work, either for a symmetric or asymmetric-driven Otto cycle. We trace this back to the negative role of projective measurement. We found that considering an arbitrary unital map would enhance the efficiency and the extracted work. Then we prove the system can never work as a refrigerator. This is forbidden by the second law of thermodynamics. Furthermore, going beyond the average we show that the ratio of the fluctuations of work and heat is lower and upper-bounded when the system is working as a heat engine. However, differently from the previous results in the literature we consider and analyze, skewness and kurtosis as well. We show that in the adiabatic regime, the skewness can be arbitrary and that kurtosis can not be below -2. Finally, we consider applying a specific unital map that plays the role of a heat bath in a coherently superposed manner and we show the role of the initial coherence of the control qubit on efficiency and the first four cumulants of work. In the non-adiabatic regime,...
• Abstract（参考訳）: 近年, 量子熱力学の分野において, 測定に基づく量子熱機械が注目されている。 しかし、以前の量子オットー熱エンジンの結果は、浴場の特別な単位チャネルと非単位チャネルに制限されたり、ワークストロークの特定の駆動プロトコルに制限されたり、サイクルが時間反転対称(例えば$V^{\dagger}=U$(または$V=U$)であると仮定されたりした。 本稿では,1つのスピン1/2量子オットー熱エンジンについて検討し,まず熱浴の1つを任意のユニタリチャネルに置き換え,次に熱と仕事の累積成分が出現する特性関数の正確な解析式を与える。 モニタリングの影響下では、$\nu_{2}>\nu_{1}$ は対称または非対称駆動のオットーサイクルにおいて、正の作業に必要な条件であることが証明される。 我々はこれを、射影測定の負の役割に遡る。 任意のユニタリマップを考えると、効率と抽出作業が向上することがわかった。 そして、このシステムが冷蔵庫として動かないことを証明する。 これは熱力学の第2法則によって禁止されている。 さらに, 平均値を超えると, 熱機関として働く場合, 作業と熱の変動の割合が低く, 上向きになることを示す。 しかし,本研究の文献では,前回の結果と異なり,スキューネスとクルトシスも検討・分析した。 以上の結果から,アディバティック・レシエーションにおいては,スキューネスは任意であり,カルトーシスは-2。 最後に, 熱浴の役割を担う特定のユニタリマップを協調的に重畳した方法で適用することを検討するとともに, 制御キュービットの初期コヒーレンスが作業の効率および最初の4つの累積量に与える影響を示す。 非断熱的な体制では...

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