論文の概要: Temperature- and interaction-tweaked efficiency boost of finite-time
robust quantum Otto engines
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.11483v1
- Date: Wed, 20 Sep 2023 17:28:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-09-21 15:22:19.395555
- Title: Temperature- and interaction-tweaked efficiency boost of finite-time
robust quantum Otto engines
- Title（参考訳）: 有限時間ロバスト量子オットーエンジンの温度および相互作用による効率向上
- Authors: Debarupa Saha, Ahana Ghoshal, and Ujjwal Sen
- Abstract要約: 作用物質としてスピン-1/2粒子を用いる有限時間量子オットーエンジンは、理想的な量子オットーエンジンよりも高い効率を達成することができる。
有限時間量子オットーエンジンの効率に関する2つの等時間ストローク中のシステムバスカップリング内のガラス障害について検討した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We demonstrate that under specific conditions, a finite-time quantum Otto
engine, employing a spin-1/2 particle as the working substance, despite
undergoing incomplete Otto cycles, can achieve higher efficiency than an ideal
quantum Otto engine. A finite-time quantum Otto engine refers to an Otto engine
where the two isochoric strokes are prematurely terminated before reaching
thermal equilibrium with their respective hot and cold baths. We observe that
the enhancement of efficiency of a finite-time quantum Otto engine over the
ideal one can be realized by adjusting the initial temperature of the working
substance within the temperature range of the hot and cold baths. We also find
that incorporating an auxiliary qubit, and activating specific interactions
between the single-qubit working substance and the auxiliary one, can enhance
the efficiency of a finite-time as well as an ideal quantum Otto engine.
Furthermore, we analyze the impact of glassy disorder within the system-bath
coupling during the two isochoric strokes on the efficiency of a finite-time
quantum Otto engine. We find that as strength of disorder increases, efficiency
of a finite-time quantum Otto engine tends to decrease, albeit with relatively
modest reduction even for strong disorder. However, the advantage in efficiency
of the finite-time quantum Otto engine over the ideal one, obtained by tuning
the initial state temperature, and the efficiency enhancement obtained by
incorporating an auxiliary over the without-auxiliary scenario, persists even
in presence of substantial disorder. Additionally, we show that while this
disorder does not affect the ideal efficiency, it does influence the duration
of isochoric strokes needed for an Otto engine to reach ideal efficiency. This
stroke duration remains nearly constant until a specific disorder strength,
beyond which it increases rapidly.
- Abstract（参考訳）: 特定の条件下では、スピン1/2粒子を作動物質とする有限時間量子オットーエンジンが不完全なオットーサイクルを経たにもかかわらず、理想の量子オットーエンジンよりも高い効率を達成できることを実証する。
有限時間量子オットーエンジン(英: finite-time quantum otto engine)とは、2つのイソコリックストロークが温水浴と冷水浴で熱平衡に達する前に早期に停止するオットーエンジンを指す。
本研究では, 有限時間量子オットーエンジンの温度範囲内における動作物質の初期温度を調整することにより, 理想のオットーエンジンよりも効率を向上できることを観察した。
また、補助量子ビットを組み込んで、単一量子ビットの作用物質と補助物質との特定の相互作用を活性化することにより、有限時間および理想量子オットーエンジンの効率を高めることも見出した。
さらに, 有限時間量子オットーエンジンの効率に及ぼす2回の等方的ストローク中のシステムバスカップリング内のガラス性障害の影響を解析した。
障害の強さが増すにつれて、有限時間量子オットーエンジンの効率は低下する傾向にあり、しかしながら、強い障害であっても相対的に減少する。
しかし、初期状態温度を調整して得られる理想の値よりも有限時間量子オットーエンジンの効率性が向上し、無条件のシナリオに補助を組み込むことで得られる効率向上は、実質的な障害の存在下においても持続する。
また,この障害は理想の効率には影響を与えないが,オットーエンジンが理想の効率に達するのに必要な等調的ストロークの持続時間に影響を与えることを示した。
この脳卒中期間は特定の障害強度までほぼ一定であり、それ以外は急速に増加する。
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