論文の概要: A single-electron double quantum dot with Rashba spin-orbit interaction as a working substance for heat machines
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.22733v1
- Date: Mon, 22 Jun 2026 00:23:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-25 05:00:40.630316
- Title: A single-electron double quantum dot with Rashba spin-orbit interaction as a working substance for heat machines
- Title（参考訳）: 熱機械の作業物質としてのRashbaスピン軌道相互作用を持つ単一電子二重量子ドット
- Authors: Ivan Romualdo de Oliveira, Vinícius N. A. Lula-Rocha, Moises Rojas,
- Abstract要約: 動作物質が2つの量子ドットに閉じ込められた単一電子である量子オットーマシンを外部磁場下で検討する。
本研究では, 貯留層と交換される熱, 抽出された仕事, 効率をハミルトンパラメータと貯水池温度の関数として解析した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We investigate the thermodynamic performance of a quantum Otto machine whose working substance is a single electron confined in a double quantum dot under an external magnetic field and Rashba spin-orbit interaction. The Hamiltonian is controlled by the Zeeman splitting, the interdot tunneling amplitude, and the Rashba coupling, which induces spin-flip tunneling between localized orbital states. Within a quasistatic Otto cycle, we analyze the heat exchanged with the reservoirs, the extracted work, and the efficiency as functions of the Hamiltonian parameters and reservoir temperatures. We show that the Rashba interaction acts as an effective control parameter for switching among heat-engine, refrigerator, heater, and accelerator regimes. A global numerical analysis over the Hamiltonian parameters and reservoir temperatures identifies the optimal operating points for efficiency and work output in the heat-engine regime. The highest efficiencies occur near the maximum temperature gradient explored and approach the Carnot bound, whereas the largest work output appears in a different region of parameter space. The results reveal a clear trade-off between maximum efficiency and maximum extracted work, governed by the spectral deformation induced by the Zeeman splitting, tunneling amplitude, and Rashba coupling.
- Abstract（参考訳）: 本研究では、外磁場下で二重量子ドットに閉じ込められた単一電子である量子オットー機の熱力学的特性とRashbaスピン軌道相互作用について検討する。
ハミルトニアンはゼーマン分割、インタードットトンネル振幅、ラシュバ結合によって制御され、局所軌道状態間のスピンフリップトンネルを誘導する。
準定常オットーサイクルにおいて, 貯留層と交換される熱, 抽出された作業, ハミルトンパラメータと貯水池温度の関数としての効率を解析した。
熱エンジン,冷凍機,ヒーター,加速器のスイッチングに有効な制御パラメータとして,Rashba相互作用が有効であることを示す。
ハミルトンのパラメータと貯水池の温度に関する地球規模の数値解析により、熱エンジンシステムにおける効率と作業出力の最適運転点が特定される。
最高効率は最大温度勾配付近でカルノー境界に近づき、最大の作業出力はパラメータ空間の異なる領域に現れる。
その結果,ゼーマン分割,トンネル振幅,ラシュバ結合によって誘起されるスペクトル変形に支配される最大効率と最大抽出作業とのトレードオフが明らかとなった。
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