論文の概要: Power-efficiency trade-off for finite-time quantum harmonic Otto heat engine via phase-space approach

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.11317v1
• Date: Mon, 20 Jan 2025 07:42:23 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-22 14:20:37.526823
• Title: Power-efficiency trade-off for finite-time quantum harmonic Otto heat engine via phase-space approach
• Title（参考訳）: 位相空間アプローチによる有限時間量子調和オットー熱エンジンの電力効率トレードオフ
• Authors: Hyun-Myung Chun, Jong-Min Park,
• Abstract要約: 有限時間で動作するパラダイム量子エンジンの電力効率トレードオフ関係を導出する。 この結果から, 量子エンジンの効率が量子力学的効率バウンドに近づくと, 量子エンジンのパワーは消滅することが明らかとなった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.05115559623386963
• License:
• Abstract: Thermodynamic constraints impose a trade-off between power and efficiency in heat engines, preventing the simultaneous achievement of high power and high efficiency. For classical microscopic engines, explicit inequalities have been discovered, demonstrating the inherent inevitability of this power-efficiency trade-off. However, extensions of these results to quantum engines have so far been limited to cases of slow operation. In this study, we derive a power-efficiency trade-off relation for a paradigmatic quantum engine operating within a finite time, specifically the Otto cycle of a quantum harmonic oscillator. By utilizing a phase-space approach based on quasi-probability representations, we establish a universal trade-off relation applicable to arbitrary time-dependent protocols during the adiabatic processes. Our results reveal that the power of the quantum engine vanishes as the efficiency approaches the quantum mechanical efficiency bound, which is stricter than the Carnot bound. Furthermore, we identify the conditions under which the upper bound is attained, which indicate maximum power is achieved when the generation of quantum coherence is reduced, and the difference in time durations of the isochoric processes increases. These findings are validated through numerical calculations, which confirm their applicability across various types of protocols for heat engine cycles.
• Abstract（参考訳）: 熱力学的制約は、熱機関の動力と効率のトレードオフを課し、高出力と高効率の同時達成を防ぐ。 古典的な顕微鏡エンジンでは、この電力効率のトレードオフに固有の不等式が発見されている。 しかし、これらの結果の量子エンジンへの拡張は、これまでのところ、動作が遅い場合に限られている。 本研究では, 量子調和振動子のオットーサイクルにおいて, 有限時間で作動するパラダイム量子エンジンの電力効率トレードオフ関係を導出する。 準確率表現に基づく位相空間アプローチを用いることで、断熱過程における任意の時間依存プロトコルに適用可能な普遍的なトレードオフ関係を確立する。 その結果,効率がカルノバウンドよりも厳密な量子力学的効率バウンドに近づくと,量子エンジンのパワーは消滅することが明らかとなった。 さらに, 量子コヒーレンスの発生が減少し, 等長過程の時間差が増大すると, 最大出力が得られることを示す条件を同定する。 これらの知見は, 熱機関サイクルの様々なプロトコルで適用可能であることを確認する数値計算によって検証される。

関連論文リスト

• Trapped-atom Otto engine with light-induced dipole-dipole interactions [0.0]
  我々は,光誘起双極子-双極子相互作用と投射計測によるトラップ原子オットーエンジンの有限時間動作を理論的に検討した。 この設定は、有限時間多体量子熱エンジンのさらなる研究のための魅力的な道を示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-01-29T07:36:40Z)
• Thermodynamics of adiabatic quantum pumping in quantum dots [50.24983453990065]
  2つのフェルミオンリードに接続された単一レベルの量子ドットである共鳴レベルモデルによる断熱量子ポンピングを考察する。 本研究では, このモデルについて, 点のエネルギーレベルと熱浴によるトンネル速度の変動を考慮した自己完結型熱力学記述法を開発した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-06-14T16:29:18Z)
• Thermodynamics and Fluctuations in Quantum Heat Engines under Reservoir Squeezing [7.109424824240926]
  貯水池のスクイージングは, 熱力学的効率とパワーを高めることにより, 性能を著しく向上させることを示した。 この量子熱エンジンを実現するための実験的スキームは、トラップされた40Ca$+$イオンを含む単一電子スピンを用いて提案される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-09-13T11:15:31Z)
• The quantum Otto cycle in a superconducting cavity in the non-adiabatic regime [62.997667081978825]
  超伝導空洞に適用された量子オットーサイクルの効率を解析する。 非断熱的な状態においては、量子サイクルの効率は動的カシミール効果に影響されることが示されている。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-11-30T11:47:33Z)
• Collective effects on the performance and stability of quantum heat engines [62.997667081978825]
  小型熱機関の動作における量子力学的拡張の最近の予測は、新たな関心を集めている。 1つの重要な問題は、集団効果が大規模に拡張するのに役立つかどうかである。 エンジンを構成するスピンの数とともに, パワー, 効率, 一貫性のスケールについて検討する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-06-25T18:00:07Z)
• Experimental verification of fluctuation relations with a quantum computer [68.8204255655161]
  我々は、量子プロセッサを用いて、非平衡量子熱力学における多くの理論的結果を実験的に検証する。 我々の実験は、量子計算の非平衡エネルギー論を理解するための実験基盤を構成する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-06-08T14:16:12Z)
• Light-matter quantum Otto engine in finite time [0.0]
  動作物質が調和振動子と相互作用する2レベルシステムから構成される量子オットーエンジンを有限時間で研究する。 抽出した全作業量と最大出力での効率を, 作業物質に埋め込まれた量子相関値に関連付ける。 作業物質が超強結合状態にある場合,エンジンはカーゾン=アルボーン効率を克服できることがわかった。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-02-21T08:40:12Z)
• Continuous-time dynamics and error scaling of noisy highly-entangling quantum circuits [58.720142291102135]
  最大21キュービットの雑音量子フーリエ変換プロセッサをシミュレートする。 我々は、デジタルエラーモデルに頼るのではなく、微視的な散逸過程を考慮に入れている。 動作中の消散機構によっては、入力状態の選択が量子アルゴリズムの性能に強い影響を与えることが示される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-02-08T14:55:44Z)
• Bridging the Gap Between the Transient and the Steady State of a Nonequilibrium Quantum System [58.720142291102135]
  非平衡の多体量子系は、多体物理学のフロンティアの1つである。 直流電場における強相関電子に関する最近の研究は、系が連続した準熱状態を経て進化することを示した。 我々は、短時間の過渡計算を用いて遅延量を求める補間スキームを実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-01-04T06:23:01Z)
• Thermodynamic uncertainty relation in slowly driven quantum heat engines [0.0]
  定常エンジンよりも制約の少ない代替TURが満たされていることを示す。 本研究は, 単イオン熱機関の実験モデルを用いて行った。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-06-12T16:55:05Z)
• Quantum jump approach to microscopic heat engines [0.0]
  現代の技術は、量子熱エンジンの動作サイクルを、彼らの作業系によって放出され吸収される光子を数えることによって、すぐに調査することができるかもしれない。 このような実験は、有限時間エンジンサイクルにおけるパワーと効率のトレードオフを決定する観測可能な一連の集合へのアクセスを与えることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-05-25T17:00:42Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。