論文の概要: Quantum many-body thermal machines enabled by atom-atom correlations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.05266v2
• Date: Fri, 1 Mar 2024 06:19:02 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-04 14:19:19.202373
• Title: Quantum many-body thermal machines enabled by atom-atom correlations
• Title（参考訳）: 原子-原子相関による量子多体熱機械
• Authors: R. S. Watson and K. V. Kheruntsyan
• Abstract要約: 超低温原子ガス中の2次原子-原子相関により直接動作可能な量子多体熱機械のクラスについて検討する。 熱機関, 冷凍機, 熱加速器, ヒーターなど, これらの熱機械を意図した状態に作動させることは, 原子と原子の相関がなければ不可能であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Particle-particle correlations, characterized by the second-order Glauber correlation function, play an important role in the understanding of various phenomena in radio and optical astronomy, quantum and atom optics, particle physics, condensed matter physics, and quantum many-body theory. However, the relevance of such correlations to quantum thermodynamics has so far remained illusive. Here, we propose and investigate a class of quantum many-body thermal machines whose operation is directly enabled by second-order atom-atom correlations in an ultracold atomic gas. More specifically, we study quantum thermal machines that operate in a sudden interaction-quench Otto cycle and utilize a one-dimensional Lieb-Liniger gas of repulsively interacting bosons as the working fluid. The atom-atom correlations in such a gas are different to those of a classical ideal gas, and are a result of the interplay between interparticle interactions, quantum statistics, and thermal fluctuations. We show that operating these thermal machines in the intended regimes, such as a heat engine, refrigerator, thermal accelerator, or heater, would be impossible without such atom-atom correlations. Our results constitute a step forward in the design of conceptually new quantum thermodynamic devices which take advantage of uniquely quantum resources such as quantum coherence, correlations, and entanglement.
• Abstract（参考訳）: 2階グラウバー相関関数を特徴とする粒子-粒子相関は、電波および光学天文学、量子および原子光学、粒子物理学、凝縮物質物理学、量子多体理論における様々な現象の理解において重要な役割を果たしている。 しかし、そのような相関と量子熱力学との関連性はいまだに明らかなままである。 本稿では,超低温原子ガス中の原子-原子相関により直接動作可能な量子多体熱機械のクラスを提案し,検討する。 より具体的には、突然の相互作用待ちオットーサイクルで動作し、反発的に相互作用するボソンの1次元リーブ・ライニガーガスを作動流体として利用する量子熱機械を研究する。 このような気体中の原子-原子相関は古典的な理想気体と異なり、粒子間相互作用、量子統計学、熱ゆらぎの相互作用の結果である。 熱機関, 冷凍機, 熱加速器, ヒーターなど, これらの熱機械を意図した状態で作動させることは, 原子-原子相関がなければ不可能であることを示す。 この結果は、量子コヒーレンス、相関、絡み合いといったユニークな量子資源を活用する、概念的に新しい量子熱力学デバイスの設計における一歩となる。

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