論文の概要: An interaction-driven quantum many-body engine enabled by atom-atom correlations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.05266v1
• Date: Thu, 10 Aug 2023 00:35:47 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-08-11 14:09:34.582235
• Title: An interaction-driven quantum many-body engine enabled by atom-atom correlations
• Title（参考訳）: 原子-原子相関による相互作用駆動型量子多体エンジン
• Authors: R. S. Watson and K. V. Kheruntsyan
• Abstract要約: 量子熱エンジンは、古典的なエンジンサイクルの性能を高めるために、一意に量子多体効果を利用することができる。 このオットーサイクルをエンジンとして動作させることは、システム内の原子-原子相関によって可能であることを示す。 また, システムと熱貯留層との粒子交換により, エンジンの性能をさらに向上させることができることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum heat engines are capable of utilizing uniquely quantum many-body effects to enhance the performance of classical engine cycles, implying a quantum advantage. Here we propose and investigate the performance of a quantum many-body Otto cycle operating under a sudden interaction quench protocol, with a one-dimensional (1D) Bose gas as a working fluid. We show that the very operation of this Otto cycle as an engine is enabled by atom-atom correlations in the system. These correlations are different from those in a classical ideal gas, and are a result of the interplay between quantum statistics, interparticle interactions, and thermal fluctuations; extracting positive net work from the system without such correlations would be impossible. We also demonstrate how the performance of the engine can be further enhanced by allowing particle exchange between the system and the thermal reservoirs, in addition to heat exchange. We evaluate the performance of the engine using approximate analytic and exact thermodynamic Bethe ansatz results available for the Lieb-Liniger model that describes the 1D Bose gas, but we emphasise that the broad conclusions arrived at here are not limited to this particular model.
• Abstract（参考訳）: 量子熱エンジンは、古典的なエンジンサイクルの性能を高めるために、一意に量子多体効果を利用することができる。 本稿では,1次元(1D)ボースガスを作動流体として,突然の相互作用クエンチプロトコルの下で動作する量子多体オットーサイクルの性能について検討する。 このオットーサイクルのエンジンとしての動作は、システム内の原子と原子の相関によって実現されていることを示す。 これらの相関関係は古典的な理想気体と異なり、量子統計学、粒子間相互作用、熱ゆらぎの相互作用の結果である。 また, 熱交換に加えて, システムと熱貯留層との粒子交換を可能とし, エンジンの性能をさらに向上させることができることを示す。 我々は1次元ボースガスを記述したリーブ・ライニッガーモデルで利用可能な近似解析的および正確な熱力学Betheアンザッツ結果を用いてエンジンの性能を評価するが、ここで得られた幅広い結論はこの特定のモデルに限らないことを強調する。

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