論文の概要: Leveraging quantum statistics to enhance heat engines

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.19341v1
• Date: Tue, 25 Mar 2025 04:22:19 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-26 16:53:49.652881
• Title: Leveraging quantum statistics to enhance heat engines
• Title（参考訳）: 熱エンジン向上のための量子統計の活用
• Authors: Keerthy Menon, Thomas Busch, Thomás Fogarty,
• Abstract要約: 本稿では,ボゾンとフェルミオンの単一粒子統計量を変化させる追加のストロークを利用するハイブリッド量子熱エンジンを提案する。 オットーのようなサイクルで統計ストロークをどこで実装するかを適切に選択することで、効率と作業出力を大幅に向上できることを示す。 縮退系では、統計ストロークによって引き起こされる熱と作業の異なる寄与との相互作用により、エンジンはカルノット効率で動作することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: A key focus of designing quantum thermal devices is the potential advantage that can be gleaned from genuine quantum effects when compared to classical devices. The recent experimental realization of the Pauli engine, where energy is extracted via changes in particle statistics as an alternative to conventional heat sources has opened new avenues of research where quantum statistics can be considered as a thermodynamic resource. In this work we propose hybrid quantum heat engines which utilize additional strokes that change the single particle statistics between bosonic and fermionic descriptions during the cycle. To accomplish this we consider the 1D Lieb Liniger gas whereby the s wave interactions can be tuned between the non interacting and the hard core limit, which are described by bosonic and fermionic statistics respectively. We show that by suitably choosing where to implement these statistical strokes during an Otto like cycle, the efficiency and work output can be significantly enhanced when compared to fully bosonic or fully fermionic engines. Furthermore, in the degenerate regime our engine can operate at the Carnot efficiency, due to the interplay between the different contributions of heat and work induced by the statistical strokes. Finally, we highlight how our thermodynamic cycles can realize other thermal operations,such as refrigerators, promising similar statistical enhancements for a wide range of temperatures.
• Abstract（参考訳）: 量子熱デバイスを設計する上で重要な焦点は、古典的なデバイスと比較して、真の量子効果から得られる潜在的な利点である。 従来の熱源の代替として粒子統計の変化によってエネルギーが抽出されるパウリエンジンの最近の実験的実現は、量子統計を熱力学資源とみなす新たな研究の道を開いた。 本研究では,このサイクルにおけるボゾンとフェルミオンの単一粒子統計量を変化させる追加のストロークを利用するハイブリッド量子熱エンジンを提案する。 これを達成するために、s波相互作用を非相互作用とハードコア極限の間で調整できる1Dリーブ・リニガー気体を考える。 オットーのようなサイクルで統計ストロークをどこで実装するかを適切に選択することにより、完全ボソニックエンジンや完全フェルミオンエンジンと比較して効率と作業出力を著しく向上させることができることを示す。 さらに、縮退状態においては、統計ストロークによって引き起こされる熱と作業の異なる寄与との相互作用により、エンジンはカルノー効率で動作することができる。 最後に、我々の熱力学サイクルが、冷蔵庫のような他の熱的操作をどのように実現し、幅広い温度に対して同様の統計的拡張を約束するかを強調した。

関連論文リスト

• 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)
• Making statistics work: a quantum engine in the BEC-BCS crossover [0.0]
  極低温粒子のフェルミオンとボゾンアンサンブルのエネルギー差による新しい量子多体エンジンを実現する。 我々は、ボゾン分子のボース=アインシュタイン凝縮体と一元性フェルミ気体の間のガスを調整することにより、量子オットーサイクルの伝統的な加熱と冷却のストロークを置き換える。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-09-28T16:20:14Z)
• 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)
• Driven quantum harmonic oscillators: A working medium for thermal machines [0.0]
  温度の異なる2つ以上の浴槽に永久に結合し連続的に駆動する作業物質を考察する。 我々は、エンジン、冷蔵庫、加速器として動作可能な作業装置の熱流と電力を導出する。 駆動周波数の増大は、発散器への機能変更につながる可能性がある。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-08-25T16:53:45Z)
• The problem of engines in statistical physics [62.997667081978825]
  エンジンは、外部の不均衡を犠牲にして、仕事を循環的に生成できるオープンシステムである。 オープン量子系の理論の最近の進歩は、自律エンジンのより現実的な記述を示している。 運動方程式に外部荷重力と熱雑音を組み込む方法を示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-08-17T03:59:09Z)
• 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)
• Nonequilibrium fluctuations of a quantum heat engine [0.0]
  スピン1/2量子オットーサイクルの効率と非平衡エントロピー生成統計を実験的に検討した。 本結果は,量子領域における小型熱機械の統計的特徴を特徴づけるものである。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-04-27T18:53:53Z)
• Maximal power for heat engines: role of asymmetric interaction times [110.83289076967895]
  本稿では、エンジン性能を最適化するために、相互作用時間非対称性を調整するという考え方を紹介する。 個別最適化プロトコルは熱力学の枠組みで解析される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-12-16T22:26:14Z)
• 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)
• Reservoir engineering with arbitrary temperatures for spin systems and quantum thermal machine with maximum efficiency [50.591267188664666]
  貯留層工学は、量子情報科学と量子熱力学にとって重要なツールである。 この手法を用いて、任意の(有効)負および正の温度の貯水池を単一スピン系に設計する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-01-28T00:18:00Z)

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。