論文の概要: Autonomous quantum heat engine

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.15355v1
• Date: Mon, 16 Mar 2026 14:36:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-17 18:28:58.486335
• Title: Autonomous quantum heat engine
• Title（参考訳）: 自律型量子熱エンジン
• Authors: Tuomas Uusnäkki, Miika Rasola, Vasilii Vadimov, Priyank Singh, Ahmad Darwish, Mikko Möttönen,
• Abstract要約: 超伝導回路に基づく自律型量子熱エンジンを実験的に実現した。 熱貯留層のみによって駆動されるシステムの内部力学から生じるコヒーレントマイクロ波発電を観測する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: Quantum heat engines provide attractive means in quantum thermodynamics for studying the fundamentals of the flow of heat and work. Previous experimental implementations of heat engines operating at the level of a few excitation quanta have utilized external driving, which has made the observation of the produced work challenging. Conversely, autonomous quantum heat engines only require a flow of heat to operate and generate work. However, autonomous quantum heat engines have not yet been experimentally demonstrated in any system despite numerous theoretical investigations. Here, we experimentally realize an autonomous quantum heat engine based on superconducting circuits. We construct the engine circuit implementing an approximate Otto cycle by coupling two superconducting resonators with a superconducting quantum interference device, and coupling this system to spectrally filtered hot and cold reservoirs. By varying the experimental conditions, we observe coherent microwave power generation arising from the internal dynamics of the system driven only by the thermal reservoirs. Our results validate previous theoretical predictions for this circuit and pave the way for detailed studies of quantum effects in heat engines and for using heat-generated coherent microwaves in circuit quantum electrodynamics.
• Abstract（参考訳）: 量子熱エンジンは、熱と仕事の流れの基礎を研究するために量子熱力学において魅力的な手段を提供する。 数個の励起量子のレベルで作動する熱エンジンの実験的な実装は外部駆動を利用しており、生産された作業の観察を困難にしている。 逆に、自律的な量子熱エンジンは、作業の操作と生成に熱の流れしか必要としない。 しかし、多くの理論的な研究にもかかわらず、自律的な量子熱エンジンはいかなるシステムでもまだ実験的に実証されていない。 ここでは超伝導回路に基づく自律型量子熱エンジンを実験的に実現する。 本研究では、2つの超伝導共振器を超伝導量子干渉装置に結合し、このシステムをスペクトルフィルタした高温・低温貯水池に結合させることにより、近似オットーサイクルを実装したエンジン回路を構築する。 実験条件を変化させることで, 熱貯留層のみによって駆動されるシステムの内部力学から生じるコヒーレントマイクロ波発電を観測する。 本研究は, この回路の以前の理論的予測を検証し, 熱機関における量子効果の詳細な研究と, 回路量子力学における熱発生コヒーレントマイクロ波の利用の道を開くものである。

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