論文の概要: Coherent Heat Transfer Leads to Genuine Quantum Enhancement in Performances of Continuous Engines
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.05799v1
- Date: Mon, 8 Apr 2024 18:01:11 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-10 18:48:28.536850
- Title: Coherent Heat Transfer Leads to Genuine Quantum Enhancement in Performances of Continuous Engines
- Title（参考訳）: コヒーレント熱伝達による連続機関の性能向上
- Authors: Brij Mohan, Rajeev Gangwar, Tanmoy Pandit, Mohit Lal Bera, Maciej Lewenstein, Manabendra Nath Bera,
- Abstract要約: 入浴時のコヒーレント熱伝達を利用した連続量子熱機関について紹介する。
コヒーレントエンジンは出力がはるかに高く、信号と雑音の比もはるかに低い。
コヒーレントエンジンの実験的実現可能性と、量子特性がどのように性能を高めるかの理解の改善は、新興量子技術において重要な意味を持つ可能性がある。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The conventional continuous quantum heat engines rely on incoherent heat transfer with the baths and, thus, have limited capability to outperform their classical counterparts. In this work, we introduce distinct continuous quantum heat engines that utilize coherent heat transfer with baths, yielding significant quantum enhancement in performance. These continuous engines, termed as coherent engines, consist of one qutrit system and two photonic baths and enable coherent heat transfer via two-photon transitions involving three-body interactions between the system and hot and cold baths. The closest quantum incoherent analogs are those that only allow incoherent heat transfer between the qutrit and the baths via one-photon transitions relying on two-body interactions between the system and hot or cold baths. We demonstrate that coherent engines deliver much higher power output and a much lower signal-to-noise ratio in power, where the latter signifies the reliability of an engine, compared to incoherent engines. Coherent engines manifest more non-classical features than incoherent engines because they violate the classical thermodynamic uncertainty relation by a greater amount and for a wider range of parameters. Importantly, coherent engines can operate close to or at the fundamental lower limit on reliability given by the quantum version of the thermodynamic uncertainty relation, making them highly reliable. These genuine enhancements in performance by hundreds of folds over incoherent engines and the saturation of the quantum limit by coherent engines are directly attributed to its capacity to harness higher energetic coherence which is, again, a consequence of coherent heat transfer. The experimental feasibility of coherent engines and the improved understanding of how quantum properties can enhance performance may find important implications in emerging quantum technologies.
- Abstract（参考訳）: 従来の連続量子熱エンジンは、浴槽との非コヒーレントな熱伝達に依存しており、古典的な熱伝達よりも優れた性能を持つ。
本研究では, 浴槽とのコヒーレント熱伝達を利用した連続量子熱機関の導入により, 性能が著しく向上することを示す。
連続エンジンはコヒーレントエンジンと呼ばれ、1つのキュートリット系と2つのフォトニックバスで構成され、システムとホットとコールドバスの間の3体間相互作用を含む2光子遷移によるコヒーレント熱伝達を可能にする。
最も近い量子的非コヒーレントアナログは、キュートリットと浴の間の非コヒーレントな熱伝達のみをシステムと熱いまたは冷たい浴の間の2体相互作用に依存する1光子遷移によって許容するアナログである。
我々は、コヒーレントエンジンが、非コヒーレントエンジンと比較してエンジンの信頼性を示すパワーにおいて、出力がはるかに高く、信号-雑音比がはるかに低いことを実証した。
コヒーレントエンジンは非コヒーレントエンジンよりも古典的でない特徴を示す。
重要なことに、コヒーレントエンジンは熱力学の不確実性関係の量子バージョンによって与えられる信頼性の基本的な低い限界に近づき、信頼性が高い。
何百回もの不整合エンジンによる性能向上とコヒーレントエンジンによる量子限界の飽和は、コヒーレント熱伝達の結果である高エネルギーコヒーレンスを利用する能力に直接起因している。
コヒーレントエンジンの実験的実現可能性と、量子特性がどのように性能を高めるかの理解の改善は、新興量子技術において重要な意味を持つ可能性がある。
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