論文の概要: Quantum Stirling heat engine based on Two-qubit Quantum Rabi Model with Spin-Spin Coupling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.04099v1
• Date: Sat, 5 Oct 2024 10:04:46 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-11-02 14:11:12.978960
• Title: Quantum Stirling heat engine based on Two-qubit Quantum Rabi Model with Spin-Spin Coupling
• Title（参考訳）: スピンスピン結合を用いた2量子ラビモデルに基づく量子スターリング熱エンジン
• Authors: Luxin Xu, Chunfeng Wu, Changliang Ren,
• Abstract要約: スピンスピンカップリングを作用媒体とする2量子量子ラビモデルを用いて量子スターリングサイクルを探索する。 熱機関の効率を最大化するパラメータ最適化手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.3864018929063477
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Enhancing the efficiency of quantum heat engines (QHEs) is crucial for advancing fundamental research and quantum technology.We here we explore a quantum Stirling cycle using a twoqubit quantum Rabi model with spin-spin coupling as a working medium. We propose parameter optimization strategies to maximize the efficiency of the heat engine, as there are multiple ways for the effective coupling constant to move toward its critical value. In the normal phase of the system, the efficiency can be improved by increasing the temperature ratio of hot-to-cold reservoirs and enhancing spin-mode coupling strength. However, increasing spin-spin coupling strength inhibits the improvement of the efficiency. As the system goes to its critical point, QHE efficiency under low-temperature conditions tends to the Carnot limit. In the superradiant phase, the efficiency approaches the Carnot limit more closely as the cold reservoir's temperature decreases given a constant temperature ratio. Conversely, when the cold reservoir's temperature rises, the efficiency increases due to a higher ratio of spin-mode coupling strength to mode frequency. If the spinspin coupling strength is constant, increasing the hot-to-cold reservoir temperature ratio requires a corresponding increase in spin-mode coupling strength to achieve the Carnot efficiency. Our work deepens the understanding of QHE performance under various conditions and provides operative methods for optimizing the efficiency of QHE.
• Abstract（参考訳）: 量子熱エンジン(QHE)の効率向上は基礎研究と量子技術の発展に不可欠であり,スピンスピンカップリングを作用媒体とする2量子量子ラビモデルを用いて量子スターリングサイクルを探索する。 本稿では, 熱機関の効率を最大化するパラメータ最適化手法を提案する。 本システムでは, 温冷間貯水池の温度比を高め, スピンモード結合強度を高めることにより, 効率を向上させることができる。 しかし、スピンスピン結合強度の増大は効率の向上を阻害する。 システムが臨界点に達するにつれて、低温条件下でのQHE効率はカルノット限界となる。 スーパーラジアント相では、温度比が一定となると、冷却貯水池の温度が低下するにつれて、効率はカルノット限界に近づいた。 逆に、低温貯水池の温度が上昇すると、スピンモード結合強度とモード周波数との比が高くなるため、効率が向上する。 スピンスピン結合強度が一定であれば、熱間貯水池温度比の上昇はカルノー効率を達成するために対応するスピンモード結合強度の増加を必要とする。 本研究は,様々な条件下でのQHE性能の理解を深め,QHEの効率を最適化するための作業方法を提供する。

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