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/2305.10285v2
- Date: Sat, 16 Sep 2023 13:49:51 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-09-19 23:47:26.160274
- 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 have drawn 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. 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 the third and fourth cumulants
as well. It is shown that the ratio of the third (fourth) cumulants of work and
heat is not upper-bounded by unity nor lower-bounded by the third (fourth)
power of the efficiency, as is the case for the ratio of fluctuations. 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, on the average work and its
relative fluctuations.
- 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。
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、文献の以前の結果と異なり、第3および第4の累積も考慮する。
作業量と熱量の第3(第4)累積の比率は、変動率の場合と同様に、効率の第3(第4)パワーで上界あるいは下界に収まらないことが示されている。
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効率, 平均作業量, 相対変動量に与える影響を示す。
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