論文の概要: Quantum Statistical Thermal Engine at the BCS-BEC crossover

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.37592v2
• Date: Thu, 01 Oct 2026 14:02:11 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-03 01:19:23.52524
• Title: Quantum Statistical Thermal Engine at the BCS-BEC crossover
• Title（参考訳）: BCS-BECクロスオーバーにおける量子統計熱機関
• Abstract要約: 我々は、s波接触相互作用を持つ2成分フェルミガスに基づく量子熱エンジンを提案する。 明瞭な非対称性が交叉を通して出現し、相図の軌跡によって異なる動作状態が生じる。 これらの知見は、量子熱機械の汎用熱力学資源としてのペアリング相関を浮き彫りにした。
• 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 propose a quantum heat engine based on a two-component Fermi gas with s-wave contact interaction, operating across the BCS-BEC crossover. The work is extracted from the statistical properties of the gas, which are controlled by the interaction, rather than relying solely on compression and expansion stages. Using the functional renormalization group formalism, we obtain the equation of state in a non-perturbative form along the crossover, encompassing the superfluid-normal phase transition. The cycle combines isentropic density strokes, isochoric thermalization, and isothermal interaction sweeps. This construction makes it possible to integrate features of both Otto and Carnot cycles, in which the system simultaneously saturates both efficiency limits without the net work vanishing. In the absence of density variations, the cycle reduces to a statistical Stirling-like engine, in which the work generated arises exclusively from the interaction, achieving efficiencies up to $38\%$. A pronounced asymmetry emerges through the crossover, giving rise to distinct operating regimes depending on the trajectory followed in the phase diagram. Consequently, the same architecture can be tuned to function as an engine, refrigerator, accelerator, or heater. These findings highlight pairing correlations as a versatile thermodynamic resource for quantum heat machines.
• Abstract（参考訳）: 我々は、BCS-BECクロスオーバーを横断して動作するs波接触相互作用を持つ2成分フェルミガスに基づく量子熱エンジンを提案する。 この研究は、圧縮と膨張の段階にのみ依存するのではなく、相互作用によって制御されるガスの統計的性質から抽出される。 関数的再正規化群フォーマリズムを用いて、超流動-正規相転移を含むクロスオーバーに沿った非摂動形式の状態方程式を得る。 このサイクルは、等エントロピー密度ストローク、等温熱化、等温相互作用を組み合わせている。 この構成により、オットーサイクルとカルノーサイクルの両方の機能を統合することができ、システムはネット作業がなくなることなく両方の効率限界を同時に飽和させることができる。 密度の変動がない場合、サイクルは統計的スターリングのようなエンジンに還元され、そこで発生する作業は相互作用からのみ発生し、効率は最大38 % まで向上する。 明瞭な非対称性が交叉を通して出現し、相図の軌跡によって異なる動作状態が生じる。 したがって、同じアーキテクチャをエンジン、冷蔵庫、アクセラレータ、ヒーターとして機能するように調整することができる。 これらの知見は、量子熱機械の汎用熱力学資源としてのペアリング相関を浮き彫りにした。

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