論文の概要: Finite-size reliability of homothetic quantum Otto engines
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.29050v1
- Date: Fri, 31 Jul 2026 06:09:15 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-03 14:29:40.630271
- Title: Finite-size reliability of homothetic quantum Otto engines
- Title（参考訳）: 合成量子オットーエンジンの有限サイズ信頼性
- Abstract要約: ホモセティック量子オットーエンジンは、作業が変動し続ける間、準静電効率が軌道に依存しない参照モデルを提供する。
一様間隔のはしごに特化することで、全作業分布、平均作業、分散、信号-幅信頼性の有限-N$式が得られる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Homothetic quantum Otto engines---where all populated energy gaps are rescaled by a common factor---provide a reference model in which the quasistatic stochastic efficiency is trajectory-independent while work remains fluctuating. For arbitrary finite homothetic spectra we derive the two-point-measurement work distribution and reduce the first two work moments to endpoint energy moments. Specializing to a uniformly spaced ladder gives closed finite-$N$ expressions for the full work distribution, mean work, variance, and signal-to-width reliability. This ladder connects the qubit and oscillator limits, reveals a finite-$N$ reliability crossover, and demonstrates that the high-temperature and infinite-dimensional limits do not commute. The noncommutation reflects a bounded-versus-unbounded spectral distinction: at fixed finite $N$ the Gibbs state has a normalizable infinite-temperature limit, whereas the oscillator retains an ever-expanding thermal tail. The exact formulas are used to compare standard mean-output prescriptions with work reliability, showing that maximum mean output and maximum dimensionless reliability select different operating points. The benchmark is extended to incomplete diagonal reset and to finite-time unitary strokes described by transition matrices, with a finite-ladder protocol and a harmonic sudden-switch oscillator benchmark as controlled examples. Weak deviations from exact homothety are treated perturbatively, showing how level-dependent gap distortions reintroduce quasistatic efficiency fluctuations and modify work reliability. Together, these results separate finite-size, incomplete thermalization, finite-time, and weak spectral-distortion contributions to work unreliability in quantum Otto engines.
- Abstract（参考訳）: ホモセティック量子オットーエンジン(英語版) - 人口密度のエネルギーギャップは共通の因子によって再スケールされる - 準静的確率効率が軌道に依存しない基準モデルを提供する。
任意の有限ホモセティックスペクトルに対して、2点測定作業分布を導出し、最初の2つの作業モーメントを終点エネルギーモーメントに還元する。
一様間隔のはしごに特化することで、全作業分布、平均作業、分散、信号-幅信頼性の有限-N$式が得られる。
このはしごは量子ビットと発振器の極限を結び、有限$N$の信頼性の交叉を明らかにし、高温および無限次元の極限が可換でないことを示す。
非可換性は有界逆非有界スペクトルの区別を反映し、固定有限$N$ではギブス状態は正規化可能な無限温度制限を持つが、発振器は絶え間なく膨張する熱尾を保持する。
正確な式は、標準平均出力処方薬と作業信頼性を比較するために使用され、最大平均出力と最大寸法レス信頼性が異なる操作点を選択することを示す。
このベンチマークは、不完全対角リセットや遷移行列によって記述された有限時間ユニタリストロークに拡張され、有限ラダープロトコルとハーモニック急速発振器ベンチマークが制御された例である。
厳密なホモテティからの弱偏差を摂動的に処理し、レベル依存のギャップ歪みが準静電効率の変動を再導入し、作業信頼性を変更するかを示す。
これらの結果は共に、量子オットーエンジンの動作不安定性に対する有限サイズ、不完全熱化、有限時間および弱いスペクトル歪みの寄与を分離する。
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