論文の概要: Quantum thermal machines in BTZ black hole spacetime

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.14370v1
• Date: Tue, 18 Mar 2025 16:00:11 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-19 14:14:03.410858
• Title: Quantum thermal machines in BTZ black hole spacetime
• Title（参考訳）: BTZブラックホール時空における量子熱機械
• Authors: Dimitris Moustos, Obinna Abah,
• Abstract要約: 作業媒質としてUruh-DeWitt検出器を用いたオットー熱力学サイクルについて検討した。 熱機械が作動する熱・冷水貯留層をモデル化するために,フィールドの熱特性を利用する。 本研究では,相対論的量子熱機械の有限時間動作を理解するための一般的な枠組みを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: We investigate an Otto thermodynamic cycle with a qubit Unruh-DeWitt detector as the working medium, coupled to a massless, conformally coupled scalar quantum field in the Hartle-Hawking vacuum in a (2+1)-dimensional BTZ black hole spacetime. We employ the thermal properties of the field to model heat and cold reservoirs between which the thermal machine operates. Treating the detector as an open quantum system, we employ a master equation to study its finite-time dynamics during each cycle stroke. We evaluate the output performance of the Otto heat engine and refrigerator by computing, respectively, the total work output and the cooling power for each of the Neumann, transparent, and Dirichlet boundary condition cases satisfied by the field at spatial infinity. Furthermore, we evaluate the optimal performance of the thermal machine by analyzing its efficiency at maximum power output and ecological impact. Our study presents a general framework for understanding the finite-time operation of relativistic quantum thermal machines, focusing on their energy optimization.
• Abstract（参考訳）: 本研究では, (2+1) 次元BTZブラックホール時空におけるハートル・ホーキング真空中の無質量共役スカラー量子場に結合した, クビット・ウンルー・デウィット検出器を作動媒質とするオットー熱力学サイクルについて検討した。 熱機械が作動する熱・冷水貯留層をモデル化するために,フィールドの熱特性を利用する。 検出器をオープン量子系として扱い、各サイクルストローク中の有限時間ダイナミクスを研究するためにマスター方程式を用いる。 我々は, ニューマン, 透明, ディリクレ境界条件の各条件に対する全作業出力と冷却電力を空間無限度でそれぞれ計算し, オットー熱エンジンと冷凍機の出力性能を評価する。 さらに, 最大出力, 生態系への影響を解析し, 熱機械の最適性能を評価する。 本研究では、相対論的量子熱機械の有限時間動作を理解するための一般的な枠組みについて、そのエネルギー最適化に焦点をあてる。

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