論文の概要: Enhancing the Performances of Autonomous Quantum Refrigerators via Two-Photon Transitions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.00102v1
• Date: Mon, 31 Mar 2025 18:00:16 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-03 13:18:17.660657
• Title: Enhancing the Performances of Autonomous Quantum Refrigerators via Two-Photon Transitions
• Title（参考訳）: 2光子遷移による自律型量子冷凍機の性能向上
• Authors: Brij Mohan, Bijay Kumar Agarwalla, Manabendra Nath Bera,
• Abstract要約: 熱湯と冷湯との2光子遷移による相関熱伝達を利用した別個のクエット冷凍機を導入する。 これらの冷凍機は、従来に比べて冷却力と信頼性が少なくとも2倍向上する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Conventional autonomous quantum refrigerators rely on uncorrelated heat exchange between the working system and baths via two-body interactions enabled by single-photon transitions and positive-temperature work baths, inherently limiting their cooling performance. Here, we introduce distinct qutrit refrigerators that exploit correlated heat transfer via two-photon transitions with the hot and cold baths, yielding a genuine enhancement in performance over conventional qutrit refrigerators that employ uncorrelated heat transfer. These refrigerators achieve at least a twofold enhancement in cooling power and reliability compared to conventional counterparts. Moreover, we show that cooling power and reliability can be further enhanced simultaneously by several folds, even surpassing existing cooling limits, by utilizing a synthetic negative-temperature work bath. Such refrigerators can be realized by combining correlated heat transfer and synthetic work baths, which consist of a four-level system coupled to hot and cold baths and two conventional work baths via two independent two-photon transitions. Here, the composition of two work baths effectively creates a synthetic negative-temperature work bath under suitable parameter choices. Our results demonstrate that correlated heat transfers and baths with negative temperatures can yield thermodynamic advantages in quantum devices. Finally, we discuss the experimental feasibility of the proposed refrigerators across various existing platforms.
• Abstract（参考訳）: 従来の自律型量子冷蔵庫は、単一光子遷移と正温度のワークバスによって実現される2体相互作用によって、作業系と浴室の間の非相関な熱交換に依存しており、本質的に冷却性能を制限している。 ここでは,2光子遷移による熱伝達と熱・冷浴との相関を利用した別のクエット冷凍機を導入し,非相関熱伝達を用いた従来のクット冷凍機よりも真に性能を向上した。 これらの冷凍機は、従来に比べて冷却力と信頼性が少なくとも2倍向上する。 また, 冷却性能と信頼性は, 既設の冷却限界を超えても, 複数折り畳みで同時に向上できることを, 合成負温度作業槽を用いて示している。 このような冷凍機は、熱・冷湯に結合した4レベルのシステムと、2つの独立した2光子遷移を介して従来の2つの作業浴からなる、相関した熱伝達と合成作業浴を組み合わせることで実現することができる。 ここで、2つの作業浴の組成は、適切なパラメータ選択で合成マイナス温度作業浴を効果的に生成する。 以上の結果から, 負温度の相関熱伝達と浴槽は, 量子デバイスに熱力学的優位性をもたらす可能性が示唆された。 最後に,提案した冷凍機が既存プラットフォームにまたがって実験的に実現可能であることを論じる。

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