論文の概要: Entropy-based analysis of single-qubit Otto and Carnot heat engines

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.01567v1
• Date: Fri, 02 May 2025 20:12:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-06 18:49:35.177517
• Title: Entropy-based analysis of single-qubit Otto and Carnot heat engines
• Title（参考訳）: エントロピーに基づく単一キュービットオットーおよびカルノー熱エンジンの解析
• Authors: Andrés Vallejo, Catty Lissardy, Santiago Silva-Gallo, Alejandro Romanelli, Raul Donangelo,
• Abstract要約: シングルキュービット加工媒体におけるオットーライクエンジンとカルノーライクエンジンの性能について検討する。 我々は,ヒーター・ツー・コヒーレンス・ワーク・コンバージョンの有効性に着目した。 我々は、等長周期におけるエントロピー生成を、オットーサイクルの効率を制限する可逆性の鍵源とみなす。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 39.58317527488534
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: From an entropy-based formulation of the first law of thermodynamics in the quantum regime, we investigate the performance of Otto-like and Carnot-like engines for a single-qubit working medium. Within this framework, the first law includes an additional contribution -- coherence work -- that quantifies the energetic cost of deviating the quantum trajectory from its natural unitary evolution. We focus on the efficiency of the heat-to-coherence work conversion and show that the Carnot cycle achieves the classical Carnot efficiency, while the performance of the Otto cycle is upper-bounded by the Carnot efficiency corresponding to the extreme temperatures of the cycle. We identify entropy generation during the isochoric stages as the key source of irreversibility limiting the Otto cycle's efficiency.
• Abstract（参考訳）: 量子状態における第1次熱力学則のエントロピーに基づく定式化から,オットー型およびカルノー型エンジンの単一量子ビット加工媒体における性能について検討する。 この枠組みの中で、第1法則は、その自然のユニタリ進化から量子軌道を逸脱するエネルギー的コストを定量化する追加の貢献(コヒーレンス・ワーク)を含む。 熱-コヒーレンス作業変換の効率に着目し,カーノットサイクルが古典的なカルノット効率を達成するのに対して,オットーサイクルの性能はサイクルの極端温度に対応するカルノット効率によって上界化されていることを示す。 我々は、等長周期におけるエントロピー生成を、オットーサイクルの効率を制限する可逆性の鍵源とみなす。

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