論文の概要: Superradiance and Superabsorption Engine of $N$ Two-Level Systems: $N^{2}$-Power Scaling at Near-Unity Efficiency

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.12017v1
• Date: Mon, 13 Oct 2025 23:35:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-15 19:02:32.118809
• Title: Superradiance and Superabsorption Engine of $N$ Two-Level Systems: $N^{2}$-Power Scaling at Near-Unity Efficiency
• Title（参考訳）: N$2レベル系の超放射・超吸収エンジン:N^{2}$-Power Scalingの準単位効率
• Authors: L. F. Alves da Silva, H. Sanchez, M. A. Ponte, M. H. Y. Moussa, Norton G. de Almeida,
• Abstract要約: そこで本研究では,(N)2レベル原子の試料のEmphcooperative SuperradianceとEmphsuperabsorptionを利用するサーマルエンジンを提案する。 このエンジンは、集合ポンプのサイクルを経て、単一のコールド貯水池を使用して動作し、その後に崩壊する。
• 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: We present a thermal engine that exploits the \emph{cooperative superradiance} and \emph{superabsorption} of a sample of \(N\) two-level atoms. This engine operates using a single cold reservoir via cycles of collective pumping followed by decay. Using an effective mean-field Hamiltonian to describe the many-body dynamics, we design optimized drive pulses that preserve adiabaticity and achieve an average power output scaling quadratically with the system size, \(P \propto N^2\). An experimentally measurable figure of merit demonstrates that the efficiency of this superengine can approach unity. The resulting analytical model, which yields a representative Hamiltonian for the sample within the mean-field formalism, is validated by numerical simulations. Our results pave the way for scalable and highly efficient quantum heat engines based on collective effects.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,n)二層原子試料のemph{cooperative superradiance} と \emph{superabsorption} を利用するサーマルエンジンを提案する。 このエンジンは、集合ポンプのサイクルを経て、単一のコールド貯水池を使用して動作し、その後に崩壊する。 実効平均場ハミルトニアンを用いて多体力学を記述し, 最適駆動パルスを設計し, 断熱性を保ち, システムサイズに応じて平均出力を2次にスケーリングする。 実験的に測定可能なメリットの図は、このスーパーエンジンの効率が統一に近づくことを証明している。 平均場形式論においてサンプルに代表的ハミルトニアンを与える解析モデルが数値シミュレーションによって検証される。 我々の結果は、集合効果に基づくスケーラブルで高効率な量子熱エンジンの道を開いた。

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