論文の概要: Pseudomode treatment of strong-coupling quantum thermodynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.17886v1
- Date: Thu, 25 Jul 2024 09:11:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-26 14:38:10.809049
- Title: Pseudomode treatment of strong-coupling quantum thermodynamics
- Title（参考訳）: 強結合型量子熱力学における擬モード処理
- Authors: Francesco Albarelli, Bassano Vacchini, Andrea Smirne,
- Abstract要約: 強結合系における熱力学量の評価には,浴槽力学の非摂動的知識が必要である。
浴槽の自己相関関数のみを含む熱, 作業, および平均システムバス相互作用エネルギーの式を導出する。
特に,本手法は熱力学量の効率的な数値評価を可能にする。
- 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 treatment of quantum thermodynamic systems beyond weak coupling is of increasing relevance, yet extremely challenging. The evaluation of thermodynamic quantities in strong-coupling regimes requires a nonperturbative knowledge of the bath dynamics, which in turn relies on heavy numerical simulations. To tame these difficulties, considering thermal bosonic baths linearly coupled to the open system, we derive expressions for heat, work, and average system-bath interaction energy that only involve the autocorrelation function of the bath and two-time expectation values of system operators. We then exploit the pseudomode approach, which replaces the physical continuous bosonic bath with a small finite number of damped, possibly interacting, modes, to numerically evaluate these relevant thermodynamic quantities. We show in particular that this method allows for an efficient numerical evaluation of thermodynamic quantities in terms of one-time expectation values of the open system and the pseudomodes. We apply this framework to the investigation of two paradigmatic situations. In the first instance, we study the entropy production for a two-level system coupled to an ohmic bath, simulated via interacting pseudomodes, allowing for the presence of time-dependent driving. Secondly, we consider a quantum thermal machine composed of a two-level system interacting with two thermal baths at different temperatures, showing that an appropriate sinusoidal modulation of the coupling with the cold bath only is enough to obtain work extraction.
- Abstract（参考訳）: 弱いカップリングを超える量子熱力学系の処理は、関連性を高めるが、非常に難しい。
強いカップリング状態における熱力学量の評価には浴槽力学の非摂動的知識が必要である。
熱ボゾン浴を開放系に線形に結合することを考えると,浴槽の自己相関関数とシステムオペレータの2時間期待値のみを含む熱,仕事,および平均システムバス相互作用エネルギーの式を導出する。
次に, 物理連続ボゾン浴を有限個の減衰モード, おそらく相互作用モードに置き換えた擬モード法を用いて, これらの熱力学量の数値評価を行う。
特に,本手法は,オープンシステムと擬似モデムの1時間予測値を用いて,熱力学量の効率的な数値評価を可能にすることを示す。
この枠組みを2つのパラダイム的状況の調査に適用する。
第1の例では,擬似モデムの相互作用を模擬したオーミック浴に結合した2レベルシステムのエントロピー生産について検討し,時間依存運転を可能とした。
第2に,異なる温度で2つの温浴と相互作用する2レベルシステムからなる量子熱機械について検討し,冷浴とのカップリングの正弦波変調が十分であることを示す。
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