論文の概要: A nonequilibrium quantum Otto engine enhanced via multi-parameter control
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.01138v1
- Date: Mon, 03 Nov 2025 01:19:49 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-05 16:37:27.077846
- Title: A nonequilibrium quantum Otto engine enhanced via multi-parameter control
- Title（参考訳）: 多パラメータ制御による非平衡量子オットーエンジンの強化
- Authors: Raymon S. Watson, Karen V. Kheruntsyan,
- Abstract要約: 複数のパラメータが同時に制御可能な量子熱力学オットーサイクルの動作について検討する。
この方法は、そのような制御が利用可能な多体システムに普遍的に適用される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Advances in experimental control of interacting quantum many-body systems with multiple tunable parameters--such as ultracold atomic gases and trapped ions--are driving rapid progress in quantum thermodynamics and enabling the design of quantum thermal machines. In this work, we utilize a sudden quench approximation as a means to investigate the operation of a quantum thermodynamic Otto cycle in which multiple parameters are simultaneously controllable. The method applies universally to many-body systems where such control is available, and therefore provides general principles for investigating their operation as a working medium in quantum thermal machines. We investigate application of this multi-parameter quench protocol in an experimentally realistic one-dimensional Bose gas as the working fluid, with control over both the frequency of an external harmonic trap and the interparticle interaction strength. We derive a general inequality for the net work of this two-parameter Otto cycle, demonstrating that this protocol out-performs its constituent single-parameter Otto cycles when operating as an engine, and additionally implying an enhancement to the coefficient of performance when operating as a refrigerator. Further, we demonstrate that multi-parameter control can exhibit dramatically improved performance of the Otto engine when compared not only to single-parameter constituent quenches but also to the combined effect of its constituent engine cycles.
- Abstract（参考訳）: 量子多体系と複数の可変パラメーターを持つ相互作用量子多体系の実験的制御の進歩 - 超低温の原子ガスや閉じ込められたイオンなど-は、量子熱力学の急速な進歩を促進し、量子熱機械の設計を可能にしている。
本研究では,複数のパラメータを同時に制御可能な量子熱力学オットーサイクルの動作を調べる手段として,急激なクレンチ近似を用いる。
この方法は、このような制御が可能である多体システムに普遍的に適用されるため、量子熱機械の動作媒体としての利用を調査するための一般的な原理を提供する。
このマルチパラメータ・クエンチプロトコルを,外調和トラップの周波数と粒子間相互作用強度の両方を制御し,実験的に現実的な1次元ボースガスに応用することを検討した。
我々は,この2パラメータオットーサイクルのネット作業における一般的な不等式を導出し,このプロトコルがエンジンとして動作する際の構成単パラメータオットーサイクルよりも優れており,また,冷凍機として動作する際の性能係数の増大を示唆していることを示す。
さらに, マルチパラメータ制御は, 単パラメータ構成クエンチだけでなく, 構成エンジンサイクルの複合効果と比較して, オットーエンジンの性能を劇的に向上させることができることを示した。
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