論文の概要: Plasmonic skyrmion quantum thermodynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.05656v1
- Date: Sat, 9 Dec 2023 19:44:24 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-12 19:39:03.808517
- Title: Plasmonic skyrmion quantum thermodynamics
- Title（参考訳）: プラズモニック・スカイミリオン量子熱力学
- Authors: Vipin Vijayan, L. Chotorlishvili, A. Ernst, M. I. Katsnelson, S. S. P.
Parkin, S. K. Mishra
- Abstract要約: プラズモンスカイミオン格子を用いた量子熱エンジンを提案する。
厳密な解析により、量子スノーミオン物質がゼロ可逆的な作用を示すことを示した。
我々のエンジンは断熱ショートカットを必要とせずに作動する。
- 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: The primary obstacle in the field of quantum thermodynamics revolves around
the development and practical implementation of quantum heat engines operating
at the nanoscale. One of the key challenges associated with quantum working
bodies is the occurrence of "quantum friction," which refers to irreversible
wasted work resulting from quantum inter-level transitions. Consequently, the
construction of a reversible quantum cycle necessitates the utilization of
adiabatic shortcuts. However, the experimental realization of such shortcuts
for realistic quantum substances is exceedingly complex and often unattainable.
In this study, we propose a quantum heat engine that capitalizes on the
plasmonic skyrmion lattice. Through rigorous analysis, we demonstrate that the
quantum skyrmion substance, owing to its topological protection, exhibits zero
irreversible work. Consequently, our engine operates without the need for
adiabatic shortcuts. We checked by numerical calculations and observed that
when the system is in the quantum skyrmion phase, the propagated states differ
from the initial states only by the geometricl and dynamical phases. The
adiabacit evoluation leads to the zero transition matrix elements and zero
irreversible work. By employing plasmonic mods and an electric field, we drive
the quantum cycle. The fundamental building blocks for constructing the quantum
working body are individual skyrmions within the plasmonic lattice. As a
result, one can precisely control the output power of the engine and the
thermodynamic work accomplished by manipulating the number of quantum skyrmions
present.
- Abstract（参考訳）: 量子熱力学の分野における主な障害は、ナノスケールで動作する量子熱エンジンの開発と実用化である。
量子ワーキングボディに関連する重要な課題の1つは、「量子摩擦(quantum friction)」の発生である。
したがって、可逆量子サイクルの構築は断熱的近道の利用を必要とする。
しかし、現実の量子物質に対するそのような近道の実験的な実現は、非常に複雑であり、しばしば達成不可能である。
本研究では,プラズモンスカイミオン格子を用いた量子熱エンジンを提案する。
厳密な解析により、そのトポロジカルな保護のため、量子スラミオン物質はゼロ可逆的な作用を示すことを示した。
その結果、我々のエンジンは断熱ショートカットを必要とせずに作動する。
数値計算により、系が量子skyrmion相にあるとき、伝播状態は幾何学的および力学的な位相のみによって初期状態と異なることを観測した。
アディアバシットの蒸発は、ゼロ遷移行列要素とゼロ可逆的な作用をもたらす。
プラズモン変調と電場を用いることで、我々は量子サイクルを駆動する。
量子ワーキングボディを構成する基本的なビルディングブロックは、プラズモン格子内の個々のスカイミオンである。
結果として、エンジンの出力電力と、存在する量子skyrmionの数を操作することによって達成される熱力学的作業を正確に制御することができる。
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