論文の概要: Optimal Finite-Time Thermodynamics of Effective Two-Level Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.19341v2
• Date: Tue, 23 Sep 2025 16:16:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-24 18:29:14.512628
• Title: Optimal Finite-Time Thermodynamics of Effective Two-Level Systems
• Title（参考訳）: 有効二層系の最適有限時間熱力学
• Authors: Alberto Rolandi,
• Abstract要約: Esposito et al. EPL 89, 20003 (2010) の作業を一般化し、2レベルシステムから最大作業量を抽出するために必要な制御速度を最適化する。 これらの系の有限時間熱力学を解析し、2段階のシステムを得るのに必要な粗粒径に依存する最適熱力学プロトコルを求める。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The optimization of the conversion of thermal energy into work and the minimization of dissipation for nano- and mesoscopic systems is a complex challenge because of the important role fluctuations play on the dynamics of small systems. We generalize the work of Esposito et al. EPL 89, 20003 (2010) to optimize at all driving speeds the control needed to extract the maximum amount of work from any effective two-level systems. These emerge when one coarse-grains degrees of freedom, which is often unavoidable to obtain "real-world" two-level systems. In particular, we allow even for the system to have underlying quantum dynamics, as long as these allow for a coarse-graining that leads to a Markovian master equation. We analyze the finite-time thermodynamics of these systems and find the thermodynamically optimal protocols, which depend on the size of the coarse-graining needed to obtain a two-level system. Furthermore, we use these results to derive speed-limits for any transformation performed on an effective two-level system.
• Abstract（参考訳）: 熱エネルギーの作業への変換の最適化とナノ・メソスコピック系の散逸の最小化は、小さなシステムの力学において重要な役割を担っているため、複雑な課題である。 Esposito et al EPL 89, 20003 (2010) の作業を一般化し、効率的な2レベルシステムから最大作業量を抽出するために必要な制御速度を最適化する。 これらは、しばしば「現実世界」の2段階のシステムを得るのが避けられないような、粗い灰色の自由度が生じるときに現れる。 特に、マルコフのマスター方程式につながる粗粒化が可能である限り、系が基礎となる量子力学を持つことを許す。 これらの系の有限時間熱力学を解析し、2段階のシステムを得るのに必要な粗粒径に依存する最適熱力学プロトコルを求める。 さらに、これらの結果を用いて、有効な2レベルシステム上で実行される変換の速度限界を導出する。

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