論文の概要: Quantum thermal machine regimes in the transverse-field Ising model

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.23710v1
• Date: Thu, 31 Oct 2024 07:52:34 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-01 16:59:39.030512
• Title: Quantum thermal machine regimes in the transverse-field Ising model
• Title（参考訳）: 横場イジングモデルにおける量子熱機械機構
• Authors: Vishnu Muraleedharan Sajitha, Bodhaditya Santra, Matthew J. Davis, L. A. Williamson,
• Abstract要約: 我々は、横フィールドイジングモデルを用いて、量子熱機械機構を動作物質として同定し、解釈する。 無限小のワークストロークを考えることで、系の平衡特性から操作を理解することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: We identify and interpret the possible quantum thermal machine regimes with a transverse-field Ising model as the working substance. In general, understanding the emergence of such regimes in a many-body quantum system is challenging due to the dependence on the many energy levels in the system. By considering infinitesimal work strokes, we can understand the operation from equilibrium properties of the system. We find that infinitesimal work strokes enable both heat engine and accelerator operation, with the output and boundaries of operation described by macroscopic properties of the system, in particular the net transverse magnetization. At low temperatures, the regimes of operation and performance can be understood from quasiparticles in the system, while at high temperatures an expansion of the free energy in powers of inverse temperature describes the operation. The understanding generalises to larger work strokes when the temperature difference between the hot and cold reservoirs is large. For hot and cold reservoirs close in temperature, a sufficiently large work stroke can enable refrigerator and heater regimes. Our results and method of analysis will prove useful in understanding the possible regimes of operation of quantum many-body thermal machines more generally.
• Abstract（参考訳）: 我々は、横フィールドイジングモデルを用いて、量子熱機械機構を動作物質として同定し、解釈する。 一般に、多体量子系におけるそのような状態の出現を理解することは、系の多くのエネルギーレベルに依存しているため困難である。 無限小のワークストロークを考えることで、系の平衡特性から操作を理解することができる。 無限小のワークストロークは熱エンジンと加速器の両方の動作を可能にし、その出力と操作の境界はシステムのマクロ特性、特にネット横磁化によって説明される。 低温では、系の準粒子から操作と性能の規則を理解することができ、高温では逆温度のパワーで自由エネルギーが膨張する。 熱い貯水池と冷たい貯水池の温度差が大きい場合、理解はより大きな作業ストロークに一般化する。 高温の貯水池や寒冷の貯水池では、十分に大きな作業ストロークで冷蔵庫やヒーターの体制が実現できる。 本研究の結果と解析方法は,量子多体熱機械の動作機構の解明に有用であることが示唆された。

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