論文の概要: Adiabatic Otto-like quantum thermodynamical cycle in the non-quasi-static regime

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.26690v1
• Date: Thu, 27 Aug 2026 06:46:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-28 16:30:58.276763
• Title: Adiabatic Otto-like quantum thermodynamical cycle in the non-quasi-static regime
• Title（参考訳）: 非準定常状態における断熱的オットー様量子熱力学サイクル
• Abstract要約: 従来のエネルギー表現では、有限レート駆動は非断熱性集団の再分配を誘導する。 この困難さはルイス=リースフェルト不変表現の力学を定式化することによって回避できることを示す。 刺激されたラマン相互作用を用いたポールトラップにおけるこの手法の実験的実装を提案する。
• 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 show a finite-time Otto-like quantum thermodynamic cycle that preserves the adiabatic population structure of a time-dependent harmonic oscillator in the non-quasi-static regime. In the conventional energy representation, finite-rate driving induces non-adiabatic population redistribution and leaves residual excitations after the Hamiltonian has returned to its initial value. We show that this difficulty can be avoided by formulating the dynamics in the Lewis-Riesenfeld invariant representation, without modifying the physical Hamiltonian through auxiliary counterdiabatic driving. For a parametric Mathieu protocol, quantum inertia produces a mismatch between the spatial width of the working mode and its transient dressed energy scale. We propose an experimental implementation of this scheme in a trapped-ion Paul trap using stimulated Raman interactions, with independent control of the laser detuning and beam intersection angle. This provides a finite-time implementation in which the invariant population structure is preserved while the physical trap frequency evolves non-quasi-statically. Our results establish a clear distinction between adiabatic operation and quasi-static driving, providing a route toward finite-time quantum thermal cycles that retain the adiabatic energy structure without requiring the quasi-static limit.
• Abstract（参考訳）: 非準定常状態における時間依存型高調波発振器の断熱的集団構造を保存する有限時間オットー様量子熱力学サイクルを示す。 従来のエネルギー表現では、有限レート駆動は非断熱的な集団の再分配を誘導し、ハミルトニアンが最初の値に戻ると残余の励起を残す。 この困難さはルイス=リースフェルト不変表現の力学を定式化することによって回避できることを示す。 パラメトリックなMathieuプロトコルでは、量子慣性は作業モードの空間幅と過渡的な服装エネルギースケールのミスマッチを生成する。 レーザデチューニングとビーム交差角を独立制御したラマン相互作用を用いた捕捉イオンポールトラップにおけるこの手法の実験的実装を提案する。 これは、物理的トラップ周波数が準静的に進化している間に不変な集団構造が保存される有限時間実装を提供する。 本研究は, 断熱運転と準静電駆動の区別を明確にし, 準静電限界を必要とせず, 断熱エネルギー構造を維持する有限時間量子熱サイクルへの経路を提供するものである。

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