論文の概要: How exchange symmetry impacts performance of collective quantum heat engines
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.08797v1
- Date: Fri, 16 Aug 2024 15:14:28 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-19 15:03:59.341987
- Title: How exchange symmetry impacts performance of collective quantum heat engines
- Title（参考訳）: 交換対称性が集合量子熱エンジンの性能に与える影響
- Authors: Julia Boeyens, Benjamin Yadin, Stefan Nimmrichter,
- Abstract要約: 熱エンジンや冷凍機のような多層結合量子マシンは、性能向上を認めている。
単粒子3レベルメーザーの集合と集合的に結合したマザーの集合を比較した。
集合的作業抽出は3レベルラシングの温度窓を超えて拡張できることがわかった。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Recently, multilevel collectively coupled quantum machines like heat engines and refrigerators have been shown to admit performance enhancements in analogy to superradiance. Thus far, investigations of the performance of collective quantum machines have largely restricted the dynamics to particles with bosonic exchange symmetry, especially for large numbers of particles. However, collections of indistiguishable but not fundamentally identical particles may assume quantum states of more general exchange symmetry or combinations thereof, raising the question of whether collective advantages can be observed for dynamics that allow the full Hilbert space to be explored. Here, we compare a collection of single-particle three-level masers with their collectively coupled counterpart, while admitting more general forms of exchange symmetry. We study ergotropy and emitted power as the figures of merit and show which of the known results applicable to a single three-level engine carry over to an engine made up of a collectively coupled ensemble. We do this using results from representation theory to characterise the full basis of the Hilbert space and provide general tools for the description of the dynamics of such systems. We find that collective work extraction can extend beyond the temperature window of three-level lasing, whereas in the lasing regime, individual may outperform collective operation. In addition, the optimal parameter regime for work-like energy output varies for different symmetry types. Our results show a rich picture in which bosonic symmetry is not always optimal and sometimes individual particles may even perform best.
- Abstract（参考訳）: 近年, 熱機関や冷凍機のような多層結合型量子機械は, 超輝度に類似した性能向上が認められた。
これまでのところ、集合量子マシンの性能の研究は、特に多数の粒子に対して、ボゾン交換対称性を持つ粒子に動力学をかなり制限してきた。
しかし、不明瞭だが基本的に同一ではない粒子の集まりは、より一般的な交換対称性またはそれらの組み合わせの量子状態を仮定する可能性があり、ヒルベルト空間全体を探索できる力学の集合的利点を観測できるかどうかという疑問が提起される。
ここでは、より一般的な交換対称性の形式を認めながら、単粒子三層メーザーの集合とそれらの集合結合の集合を比較する。
本研究では, エルゴトロピーと出力パワーを実測値として検討し, 一つの三段エンジンに適用可能な既知結果のどれが, 集合的なアンサンブルからなるエンジンに受け継がれるかを示す。
このことは表現論の結果を用いてヒルベルト空間の全基底を特徴づけ、そのような系の力学を記述するための一般的なツールを提供する。
集合的作業抽出は3レベルラシングの温度窓を超えて拡張可能であるのに対して,ラシング体制においては,個々の作業が集団的作業より優れていることが判明した。
さらに、ワークライクなエネルギー出力の最適パラメータ構造は、異なる対称性のタイプによって異なる。
この結果から, ボソニック対称性が必ずしも最適ではなく, 個々の粒子が最適に振る舞うことが示唆された。
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