論文の概要: A photonic quantum engine driven by superradiance
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.15710v1
- Date: Sat, 22 Jun 2024 02:23:38 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-25 20:54:52.747640
- Title: A photonic quantum engine driven by superradiance
- Title（参考訳）: 超放射光駆動型フォトニック量子エンジン
- Authors: Jinuk Kim, Seung-hoon Oh, Daeho Yang, Junki Kim, Moonjoo Lee, Kyungwon An,
- Abstract要約: ナノおよびマイクロスケールのヒートエンジンの性能は、量子力学現象の助けを借りて改善することができる。
量子コヒーレンスを持つ熱貯水池は、単一の貯水池であってもカルノット限界を超えてエンジン性能を向上させるために提案されている。
本稿では,超放射光で駆動されるフォトニック量子エンジンの実証実験を初めて報告する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.3662530445508367
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Performance of nano- and micro-scale heat engines can be improved with a help from quantum mechanical phenomena. Recently, heat reservoirs with quantum coherence have been proposed to enhance engine performance beyond the Carnot limit even with a single reservoir. However, no physical realizations have been achieved so far. Here, we report the first proof-of-principle experimental demonstration of a photonic quantum engine driven by superradiance employing a single heat reservoir composed of atoms and photonic vacuum. Reservoir atoms prepared in a quantum coherent superposition state underwent superradiance while traversing the cavity. This led to about 40-fold increase of the effective engine temperature, resulting in a near-unity engine efficiency. Moreover, the observed engine output power grew quadratically with respect to the atomic injection rate. Our work can be utilized in quantum mechanical heat transfer as well as in boosting engine powers, opening a pathway to development of photomechanical devices that run on quantum coherence embedded in heat baths.
- Abstract（参考訳）: ナノおよびマイクロスケールのヒートエンジンの性能は、量子力学現象の助けを借りて改善することができる。
近年, 単一貯水池においても, キャノット限界を超えてエンジン性能を向上させるために, 量子コヒーレンスを有する貯水池が提案されている。
しかし、これまでのところ、物理的な実現は行われていない。
本稿では、原子とフォトニック真空からなる単一熱貯留層を用いた超放射光駆動型フォトニック量子エンジンの実証実験を初めて報告する。
量子コヒーレント重ね合わせ状態で調製された貯留層原子は、空洞を通過しながら超放射光を受けた。
この結果、エンジンの効率は40倍に向上し、エンジンの効率もほぼ均一に向上した。
さらに, 観測されたエンジン出力は, 原子注入速度に対して2次的に増大した。
我々の研究は、量子力学的熱伝達やエンジンのパワー向上に利用でき、熱浴に埋め込まれた量子コヒーレンス上で動く光メカニカルデバイスの開発への道を開くことができる。
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