論文の概要: Role of System-Bath Interaction in Non-Markovian Quantum Brownian Otto Cycles
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.01750v1
- Date: Mon, 01 Jun 2026 06:12:26 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-02 21:34:31.4111
- Title: Role of System-Bath Interaction in Non-Markovian Quantum Brownian Otto Cycles
- Title（参考訳）: 非マルコフ量子ブラウンオットーサイクルにおけるシステム-バス相互作用の役割
- Authors: Haena Shim, Joonhyun Yeo,
- Abstract要約: 有限時間量子オットーサイクルにおいて、動作媒質が量子ブラウン運動を受ける高調波発振器である。
等方的過程における相互作用エネルギーの変化は、仕事と熱の両方に寄与する。
特に、オットーサイクルがエンジンとして動作するとき、相互作用エネルギーの効果は仕事の出力を減らすことである。
- 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 study finite-time quantum Otto cycles whose working medium is a harmonic oscillator undergoing a quantum Brownian motion described by the Caldeira-Leggett model when the oscillator is in contact with heat baths in isochoric processes. The time evolution of the Otto cycle is studied by analytically solving the exact Heisenberg-Langevin equations for the system variables and the interaction energy between the system and the bath. This enables us to investigate non-Markovian strong-coupling effects on the quantum Otto cycle. We obtain cyclic steady states and study the thermodynamic properties of the Otto cycle for various values of the parameters describing the heat baths and the coupling between the system and the bath. We compare our results with those obtained in the Markovian limit, where the time evolution is described by the Lindblad equation. We find that the change in the interaction energy during the isochoric process contributes to both work and heat, and plays a crucial role in determining thermodynamic behavior of the cycle. In particular, we find that when the Otto cycle operates as an engine, the effect of the interaction energy is to reduce the work output. We also compare our results with the power-efficiency trade-off relation recently proposed for the Markovian quantum Otto engine. We find that the power of our non-Markovian engine for a given efficiency value falls below the Markovian power-efficiency bound.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,カルデイラ・レゲットモデルによって記述された量子ブラウン運動を媒介とするハーモニック振動子である有限時間量子オットーサイクルについて検討する。
オットーサイクルの時間進化は、系の変数に対する正確なハイゼンベルク・ランゲヴィン方程式と、系と浴の間の相互作用エネルギーを解析的に解くことによって研究される。
これにより、量子オットーサイクルにおける非マルコフ的強結合効果を調べることができる。
循環定常状態を求め,オットーサイクルの熱力学特性を熱浴を記述するパラメータの様々な値とシステムと浴とのカップリングについて検討した。
結果をマルコフ極限で得られたものと比較し、時間の進化をリンドブラッド方程式で記述する。
等速過程における相互作用エネルギーの変化は, 作業と熱の両方に寄与し, サイクルの熱力学的挙動を決定する上で重要な役割を担っている。
特に、オットーサイクルがエンジンとして動作するとき、相互作用エネルギーの効果は仕事の出力を減らすことである。
また、最近提案されたマルコフ量子オットーエンジンの効率-効率トレードオフ関係と比較した。
与えられた効率値に対する我々の非マルコフエンジンのパワーはマルコフのパワー効率境界以下である。
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