論文の概要: A High-Efficiency Three-Stroke Quantum Isochoric Heat Engine: From Infinite Potential Wells to Magic Angle Twisted Bilayer Graphene
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.13652v1
- Date: Mon, 17 Nov 2025 18:01:29 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-18 18:52:09.657682
- Title: A High-Efficiency Three-Stroke Quantum Isochoric Heat Engine: From Infinite Potential Wells to Magic Angle Twisted Bilayer Graphene
- Title（参考訳）: 高効率3ストローク量子アイソコリック熱エンジン:無限電位井戸からマジックアングル二層グラフェン
- Authors: Hadi Mohammed Soufy, Colin Benjamin,
- Abstract要約: 2つの熱貯水池間の熱機関として機能する3ストロークの量子等方性サイクルを導入する。
量子等方性サイクルは、どちらの古典的サイクルよりも高い効率を達成するとともに、最近提案された3ストローク量子等方性サイクルの効率を上回っている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: We introduce a three-stroke quantum isochoric cycle that functions as a heat engine operating between two thermal reservoirs. Implemented for a particle confined in a one-dimensional infinite potential well, the cycle's performance is benchmarked against the classical three-stroke triangular and isochoric engines. We find that the quantum isochoric cycle achieves a higher efficiency than both classical counterparts and also surpasses the efficiency of the recently proposed three-stroke quantum isoenergetic cycle. Owing to its reduced number of strokes, the design substantially lowers control complexity in nanoscale thermodynamic devices, offering a more feasible route to experimental realization compared to conventional four-stroke architectures. We further evaluate the cycle in graphene-based systems under an external magnetic field, including monolayer graphene (MLG), AB-stacked bilayer graphene (BLG), and twisted bilayer graphene (TBG) at both magic and non-magic twist angles. Among these platforms, magic-angle twisted bilayer graphene (MATBG) attains the highest efficiency at fixed work output, highlighting its promise for quantum thermodynamic applications.
- Abstract（参考訳）: 2つの熱貯水池間の熱機関として機能する3ストロークの量子等方性サイクルを導入する。
1次元無限ポテンシャル井戸に閉じ込められた粒子に対して実装され、サイクルのパフォーマンスは古典的な3ストロークの三角形と等方的なエンジンに対してベンチマークされる。
量子等方性サイクルは、どちらの古典的サイクルよりも高い効率を達成するとともに、最近提案された3ストローク量子等方性サイクルの効率を上回っている。
ストロークの減少により、ナノスケールの熱力学デバイスにおける制御の複雑さが大幅に低下し、従来の4ストロークアーキテクチャに比べて実験的な実現への道のりがより容易になった。
さらに、単層グラフェン(MLG)、ABスタック二層グラフェン(BLG)、ツイスト二層グラフェン(TBG)などの外部磁場下でのグラフェン系におけるサイクルを、マジックおよび非磁性のツイスト角度の両方で評価した。
これらのプラットフォームの中で、マジックアングルツイスト2層グラフェン(MATBG)は、量子熱力学応用への期待を浮き彫りにして、固定された作業出力において最高効率を達成している。
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