論文の概要: Manipulation of information flow and thermodynamic performance in nonreciprocal quantum dot information engines

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.24554v1
• Date: Sat, 23 May 2026 12:43:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-26 19:50:18.240237
• Title: Manipulation of information flow and thermodynamic performance in nonreciprocal quantum dot information engines
• Title（参考訳）: 非相互量子ドット情報エンジンにおける情報フローと熱力学性能の操作
• Authors: Hao Feng, Junjie Liu,
• Abstract要約: ダブル量子ドット設定に基づく自律量子ドット情報エンジンについて検討する。 非相互性は、ドット間情報の流れを著しく変調し、ロバストな制御機構を提供することを示す。 量子ドット情報エンジンの設計と最適化に有効な制御ノブとして,非相互結合が確立されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.79752456886824
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: Quantum information engines leverage information as a thermodynamic resource to facilitate energy conversion. In the operation of such engines, the information flow between the working substance and the controller is pivotal, however, strategies for its efficient manipulation remain largely unexplored. Here, we investigate an autonomous information engine based on a double-quantum-dot setup, where a downstream dot coupled to two reservoirs acts as the working substance, and an upstream dot coupled to a single reservoir serves as the controller. By extending the second law of thermodynamics to incorporate the effects of nonreciprocal couplings between the dots and their electronic reservoirs, we develop a thermodynamic framework that allows us to demonstrate that nonreciprocity can significantly modulate the inter-dot information flow, thereby providing a robust control mechanism. We show that the influence of nonreciprocity can be equivalently understood through a mapping to an effective reciprocal system upon a reparameterization of chemical potentials and the electron-electron coupling strength. We further analyze the impact of nonreciprocity on the engine's performance and operation regime. Our findings establish nonreciprocal coupling as an effective control knob for designing and optimizing quantum dot information engines, surpassing the capabilities of conventional reciprocal configurations.
• Abstract（参考訳）: 量子情報エンジンはエネルギー変換を促進するために熱力学的資源として情報を活用する。 このようなエンジンの運転においては、作業物質と制御装置との間の情報の流れが重要であるが、その効率的な操作の戦略は未解明のままである。 本稿では,2つの貯水池に結合した下流点が作業物質として機能し,1つの貯水池に結合した上流点が制御装置として機能する,二重量子ドット構成に基づく自律型情報エンジンについて検討する。 熱力学の第2法則を拡張して、ドットと電子貯水池との間の非相互結合の効果を取り入れることで、非相互性がドット間情報の流れを著しく調節し、堅牢な制御機構を提供することを実証できる熱力学の枠組みを開発する。 化学ポテンシャルと電子-電子カップリング強度の再パラメータ化に基づいて、非相互性の影響を効果的な相互系へのマッピングによって等価に理解することができることを示す。 さらに,不整合性の影響がエンジンの性能および運転状況に及ぼす影響を解析した。 本研究は, 量子ドット情報エンジンの設計と最適化に有効な制御ノブとして非相互結合が確立され, 従来の相互結合の能力を超えていることを示す。

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