論文の概要: Autonomous conversion of particle-exchange to quantum self-oscillations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.16206v1
• Date: Fri, 22 Aug 2025 08:27:30 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-25 16:42:36.315333
• Title: Autonomous conversion of particle-exchange to quantum self-oscillations
• Title（参考訳）: 粒子交換の量子自己振動への自律的変換
• Authors: Sofia Sevitz, Federico Cerisola, Karen V. Hovhannisyan, Janet Anders,
• Abstract要約: 量子ドットにホストされた粒子交換マシンを構築し、システムが自律的に動作するようにする。 貯水池間で交換されるエネルギーの一部は、自己振動の形で共振器に蓄えられる。 我々は、電流対自己振動変換の効率を特徴付ける実験的に測定可能な性能指標を定義する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Particle-exchange machines utilize electronic transport to continuously transfer heat between fermionic reservoirs. Here, we couple a quantum mechanical resonator to a particle-exchange machine hosted in a quantum dot and let the system run autonomously. This way, part of the energy exchanged between the reservoirs can be stored in the resonator in the form of self-oscillations. Our analysis goes well beyond previous works by exploring the slow transport regime and accessing arbitrarily strong dot--resonator coupling. First, we introduce a faithful measure of self-oscillations, and use it to certify that they can occur in the slow-transport regime. We furthermore show that the electrical current through the dot can be used to witness self-oscillations. Finally, we establish that, under realistic conditions, self-oscillations occur only when the machine operates as a heater. We define an experimentally measurable performance metric characterizing the efficiency of current--to--self-oscillations conversion. It reveals that, counterintuitively, strong dot--resonator coupling is detrimental to the conversion performance. The framework developed here can be readily implemented in a variety of nanoscale devices, such as a suspended carbon nanotube with an embedded quantum dot.
• Abstract（参考訳）: 粒子交換機は電子輸送を利用してフェルミオン貯水池間で熱を連続的に伝達する。 ここでは量子力学共振器を量子ドットにホストされた粒子交換機に結合し、システムを自律的に動作させる。 このように、貯水池間で交換されたエネルギーの一部は、自己振動の形で共振器に蓄えられる。 我々の分析は、遅い輸送機構を探索し、任意に強いドット-共振器結合にアクセスすることで、これまでの研究を大きく超えている。 まず, 自己振動の忠実な尺度を導入し, 遅い輸送体制で起こりうることを証明する。 さらに、ドットを通した電流が自己振動の目撃に利用できることを示す。 最後に、現実的な条件下では、機械がヒーターとして動作する場合にのみ自己振動が発生することを確かめる。 我々は、電流対自己振動変換の効率を特徴付ける実験的に測定可能な性能指標を定義する。 反対に、強いドット共振器結合が変換性能に有害であることを明らかにする。 ここで開発されたフレームワークは、量子ドットが埋め込まれた吊り下げられたカーボンナノチューブなど、様々なナノスケールデバイスで容易に実装できる。

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