論文の概要: Quantum evolution of mixed states and performance of quantum heat engines

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.10472v1
• Date: Thu, 12 Dec 2024 23:40:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-17 13:55:10.523104
• Title: Quantum evolution of mixed states and performance of quantum heat engines
• Title（参考訳）: 混合状態の量子進化と量子熱エンジンの性能
• Authors: Anatoly A. Svidzinsky, Wenzhuo Zhang,
• Abstract要約: 量子力学のハイゼンベルク表現の線に沿って密度演算子の時間発展を計算する手法を提案する。 これらの系は、エネルギー交換の過程で誘起される絡み合いとノイズ誘起コヒーレンスにより発振器が熱状態を交換する興味深い量子力学を示す。 その結果、より優れた性能で量子マシンを設計するのに有用な混合状態の量子進化の理解を深めることができた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: We introduce a technique for calculation the density operator time evolution along the lines of Heisenberg representation of quantum mechanics. Using this technique, we find the exact solution for the evolution of two and three coupled harmonic oscillators initially prepared in thermal states at different temperatures. We show that such systems exhibit interesting quantum dynamics in which oscillators swap their thermal states due to entanglement induced in the process of energy exchange and yield noise induced coherence. A photonic quantum heat engine (QHE) composed of two optical cavities can be modeled as coupled harmonic oscillators with time-dependent frequencies. Photons in the cavities become entangled during the engine operation. We show that the work done by such an engine is maximum if at the end of the cycle the oscillators swap numbers of excitations which can be achieved when the engine operates under the condition of parametric resonance. We also show that Carnot formula yields limiting efficiency for QHEs under general assumptions. Our results deepen understanding of quantum evolution of mixed states which could be useful to design quantum machines with a better performance.
• Abstract（参考訳）: 量子力学のハイゼンベルク表現の線に沿って密度演算子の時間発展を計算する手法を提案する。 この手法を用いることで、2と3の結合した高調波発振器の進化の正確な解が、当初は異なる温度で熱状態に準備されていた。 これらの系は、エネルギー交換の過程で誘起される絡み合いとノイズ誘起コヒーレンスにより発振器が熱状態を交換する興味深い量子力学を示す。 2つの光学キャビティからなるフォトニック量子熱エンジン(QHE)は、時間依存周波数の結合調和振動子としてモデル化することができる。 キャビティ内の光子は、エンジン操作中に絡み合うようになる。 このようなエンジンによる作業は、サイクルの最後に発振器がパラメトリック共鳴条件下でエンジンを動作させるときに得られる励起数の交換を行う場合、最大であることを示す。 また、カルノット公式は一般仮定の下でのQHEの極限効率を導出することを示した。 その結果、より優れた性能で量子マシンを設計するのに有用な混合状態の量子進化の理解を深めることができた。

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