論文の概要: Relativistic Quantum Otto Engine: Generalized efficiency bounds and frictional effects
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.20692v1
- Date: Thu, 28 Aug 2025 11:50:38 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-29 18:12:02.368613
- Title: Relativistic Quantum Otto Engine: Generalized efficiency bounds and frictional effects
- Title（参考訳）: 相対論的量子オットーエンジン:一般化された効率境界と摩擦効果
- Authors: Vahid Shaghaghi, Pritam Chattopadhyay, Vijit V. Nautiyal, Kaustav Chatterjee, Tanmoy Pandit, Varinder Singh,
- Abstract要約: 相対論的運動と非断熱駆動が量子オットーエンジンに与える影響を分析する。
非断熱駆動では、突然の圧縮と拡張作業のストロークを考慮する。
超相対論的限界においても、エンジンが達成できる最大効率は1/2に制限されていることを示す。
- 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: This work investigates a relativistic quantum Otto engine with a harmonic oscillator as its working medium, analyzing how relativistic motion and nonadiabatic driving affect its performance and efficiency bounds. In the adiabatic regime, a closed-form analytical expression is derived for the generalized Carnot efficiency, which incorporates the effects of relativistic motion and reduces to the standard Carnot efficiency in the nonrelativistic limit. For nonadiabatic driving, we consider sudden compression and expansion work strokes and show that the maximum efficiency achievable by the engine is limited to 1/2, even in the ultra-relativistic limit. Going one step further, we also derive an analytical expression for the efficiency bound in the sudden-switch protocol, which can be regarded as the nonadiabatic counterpart of the generalized Carnot efficiency. Together, these results provide analytical bounds for the efficiency of relativistic quantum heat engines and constitute the first systematic study of the interplay between relativistic motion and frictional effects arising from nonadiabatic driving.
- Abstract（参考訳）: 本研究では、高調波発振器を作動媒体とする相対論的量子オットーエンジンについて検討し、相対論的運動と非断熱駆動がその性能と効率境界に与える影響を解析した。
アディアバティックな状態においては、一般カルノー効率に対して閉形式解析式が導出され、これは相対論的運動の効果を取り入れ、非相対論的極限における標準カルノー効率に還元される。
非断熱駆動では, 急激な圧縮および拡張作業ストロークを考慮し, 超相対論的限界においても, エンジンが達成できる最大効率が1/2に制限されていることを示す。
さらにさらに一歩進めると、突発スウィッチプロトコルの効率境界に対する解析式も導き出され、一般化カルノット効率の非断熱的対向と見なすことができる。
これらの結果は、相対論的量子熱機関の効率に関する解析的境界を提供し、非断熱駆動による相対論的運動と摩擦効果の間の相互作用に関する最初の体系的な研究を構成する。
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