論文の概要: Approaching Carnot Efficiency at Finite Power in an Experimentally Feasible Quantum Heat Engine

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.08713v1
• Date: Thu, 09 Jul 2026 17:24:27 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-10 14:45:27.608258
• Title: Approaching Carnot Efficiency at Finite Power in an Experimentally Feasible Quantum Heat Engine
• Title（参考訳）: 実験的に実現可能な量子熱機関における有限電力におけるカルノー効率へのアプローチ
• Abstract要約: 本研究では, 超伝導系熱エンジンの集合的拡張をエミュレートし, カルノット効率を有限パワーで向上させる手法を提案する。 本研究は,有限時間熱力学の抽象的境界を具体的な回路QEDプラットフォームに結合し,集合的に拡張された散逸過程に基づく経路量子デバイス設計を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Whether a heat engine can approach Carnot efficiency while maintaining finite power is a fundamental question in finite-time thermodynamics. For classical Markovian heat engines with local interactions, the power-efficiency trade-off forbids an asymptotic approach to Carnot efficiency at finite power. In quantum systems, by contrast, degeneracy, symmetry, and collective jumps have been theoretically predicted to enable such an asymptotic attainment by enhancing activity. It has remained open, however, whether this mechanism can be realized in an experimentally implementable heat engine. In this Letter, we propose a superconducting-circuit heat engine that emulates the collective enhancement, thereby enabling an asymptotic approach to Carnot efficiency at finite power. This result demonstrates that, in an implementable model, such an enhanced dissipative mechanism circumvents the power-efficiency trade-off of classical Markovian engines. Our work connects abstract bounds in finite-time thermodynamics to a concrete circuit-QED platform and suggests a route toward quantum-device design based on collectively enhanced dissipative processes.
• Abstract（参考訳）: 有限時間熱力学において、熱エンジンがカルノット効率に近づくことができるかどうかが根本的な問題である。 局所的な相互作用を持つ古典的マルコフ熱エンジンでは、パワー効率のトレードオフはカルノット効率の有限パワーへの漸近的アプローチを妨げている。 対照的に、量子系では、縮退、対称性、集団ジャンプが理論的に予測され、活性を高めることによってこのような漸近的到達を可能にする。 しかし、この機構が実験的に実装可能な熱エンジンで実現可能かどうかはまだ未定である。 本報告では, 超電導回路型熱エンジンの集合的拡張をエミュレートし, カルノー効率に対する漸近的アプローチを有限パワーで実現することを提案する。 この結果は、実装可能なモデルにおいて、そのような拡張散逸機構が古典マルコフエンジンの電力効率トレードオフを回避していることを示している。 本研究は, 有限時間熱力学の抽象的境界を具体的な回路QEDプラットフォームに接続し, 集合的に拡張された散逸過程に基づく量子デバイス設計への道筋を提案する。

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