Stochastic pumping of heat: Approaching the Carnot efficiency
随机噪声可以在没有温度梯度的情况下（或逆着温度梯度）在不对称的纳米物体上产生单向热流。我们提出了一个极小模型的分子级随机热泵，可以任意接近卡诺效率。该模型由一个波动的分子单元耦合到两个固体，其特征在于不同的声子光谱特性。热泵持续广泛的系统和浴参数。此外，通过过滤库的声子，泵浦效率可以接近卡诺极限。
2008-11-24 cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Two simple models of classical heat pumps
受最近粒子和热量子泵模型研究的启发，我们研究了类似的简单经典模型，并研究了热泵的可能性。与许多通常的分子发动机棘轮模型不同，我们研究的模型没有粒子输运。我们考虑一个双自旋系统和一个耦合振子系统，它们与多个热库进行热交换，并受到周期力的作用。我们的模型的简单性允许精确的数值和精确的解决方案和明确的解释结果。我们证明，虽然我们的两个模型似乎是建立在类似的原则，一个是能够作为一个热泵（或发动机），而另一个不是。
2007-03-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Stochastic energetics of a Brownian motor and refrigerator driven by non-uniform temperature
通过对朗之万惯性方程的数值模拟，研究了由位置相关温度驱动的布朗型热机和热泵（称为Büttiker-Landauer热机和热泵）的热力学.我们确定的最佳性能的热机和热泵的参数值。我们的研究结果定性地不同于基于过阻尼模型的方法。在有限时间条件下考察了热机和热泵在线性响应区的行为，发现其效率低于相同条件下工作的内可逆热机的效率。最后，我们研究了不同的电位和温度分布的作用，以提高系统的效率。我们的模拟结果表明，优化的潜力和温度分布只会导致系统性能的边际增强，由于通过布朗粒子的动能的大熵产生。
2014-06-02 cond-mat.stat-mech
Observation of Geometric Heat Pump Effect in Periodic Driven Thermal Diffusion
该研究在宏观受驱动热扩散系统中理论建模并实验观测几何热泵效应，证实零热偏置下仍可产生非零定向热流，为非互易拓扑热器件提供基础。
2021-10-17 cond-mat.stat-mech physics.app-ph
Heat pump without particle transport or external work on the medium achieved by differential thermostatting of the phase space
我们提出了一种新的机制，使热流从一个较冷的区域到一个较热的区域，而不需要任何粒子传输或导体上的外部工作，从而绕过压缩机部分的经典热泵循环。我们的机制依赖于恒温的动力学和构型温度相同的粒子不同。我们保持导体的两端，这在本研究中是一个一维的$ϕ^4$链，在相同的动力学温度$T_0$，但在不同的构型温度-一端热，另一端比$T_0$冷。虽然在恒温区域内需要外部能量来实现这种差分恒温，但是在系统本身上不执行外部功。我们表明，该机制满足统计形式的热力学第二定律（波动定理）。提出的机制揭示了两个有趣的发现-（i）与传统热力学相反，传统热力学认为只有动力学温度才能控制热传导，构型温度也可以发挥重要作用，以及（ii）动力学和构型变量之间的相对温差控制热流的方向。然而，挑战在于开发实验技术，以将同一粒子的动力学和构型变量恒温在不同值。
2016-03-28 cond-mat.stat-mech
Testing a Quantum Heat Pump with a Two-Level Spin
一旦处于非平衡稳态，耦合到几个热浴的纳米级系统可以被认为是量子热泵。取决于其固定热流的方向，它可以用作例如制冷机或热转换器Transformer。这些连续加热装置可以是任意复杂的多部分系统，但它们的工作原理总是相同的：它们由几个基本的三能级并联运行组成。因此，可以设计外部黑盒测试策略来了解其功能和性能，而不管任何内部细节。特别是，一个这样的热泵可以通过耦合一个两级自旋到它的接触过渡之一进行测试。该外部探头的稳态包含有关设备中存在的热泄漏和内部耗散的信息，以及有关其稳态热流方向的信息。如果热泵的不可逆性较低，则可以进一步估计其性能系数。这些技术可能会在量子热工程的新兴领域中找到应用，因为它们有助于复杂热力学循环的诊断和设计优化。
2016-04-08 cond-mat.stat-mech quant-ph
Multi-stage quantum absorption heat pumps
众所周知，热泵虽然都受到相同的基本热力学定律的限制，但可以在像三能级微波激射器那样“小”和“量子”的系统上实现。为了定量评估这些设备的性能如何与它们的尺寸成比例，我们通过合并$N-2$基本三级来设计广义$N$维理想热泵。我们将它们设置为在给定的热水浴和冷水浴之间的吸收式制冷机模式下运行，并研究它们的最大可实现的冷却功率和相应的效率作为$N$的函数。虽然最大功率时的效率大致与尺寸无关，但功率本身会随着尺寸的增加而略有增加，很快就会饱和到一个常数。因此，有趣的是，按比例放大自主量子热泵并没有提供超出最佳双级配置的显着增强。
2014-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Geometric Heat Pump: Controlling Thermal Transport with Time-dependent Modulations
热力学第二定律规定，平均而言，热量同时从热浴流到冷浴。为了超越这幅图，在过去的十年中，一系列的工作表明，除了由瞬时热偏置确定的平均动态热通量，一个非平凡的通量贡献的内在几何起源一般存在于时间驱动的系统。这种额外的热通量为泵送的热量提供了免费的午餐，甚至可以驱动热量对抗偏压。本文综述了这种源于拓扑几何相位效应的所谓“几何热泵”的产生和发展，并涵盖了具有不同内部动力学的各种量子和经典输运系统。文中还讨论了绝热区到非绝热区的推广以及控制理论的应用。然后，我们简要讨论了对称性对热泵效应的限制，如对偶性、超对称性和时间反演对称性。最后，我们研究了有关几何热泵过程的开放问题，并阐明了它们在设计高性能热机方面的潜在意义。
2021-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.app-ph
A minimal quantum heat pump based on high-frequency driving and non-Markovianity
本研究提出由两个隧穿耦合单能级量子点构成的最小量子热泵装置，利用非马尔可夫系统-浴耦合与驱动诱导共振耦合工作，通过反应坐标映射结合Floquet-Born-Markov理论表征其性能。
2024-06-19 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Multi-resonance of energy transport and absence of heat pump in a force-driven lattice
近年来，低维纳米尺度系统中的能量输运控制引起了人们的广泛关注。本文研究了在周期驱动力作用下Frenkel-Kontorova晶格的能量输运性质，特别是改变外驱动频率时能流的共振行为.发现在一定的参数范围内，出现多个共振峰，而不是一个单一的共振。通过比较非线性晶格模型和谐振链模型，我们揭示了这种共振现象的物理机制。共振行为的其他参数的依赖关系进行检查。最后，我们证明了在这个力驱动模型中实际上不存在热泵。
2011-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Design and characterization of a quantum heat pump in a driven quantum gas
我们提出了一种利用超冷原子实现量子热泵的方案。它是基于两个周期性驱动的相干耦合量子点使用超冷原子。每个点拥有两个相关的量子态，并耦合到一个费米子库。其工作原理是基于能量选择性驱动诱导共振隧穿过程，其中从一个点隧穿到另一个点的粒子根据其能量吸收或发射与驱动频率相关的能量量子$\hbarω$。我们使用Floquet理论的设备的特点和比较简单的分析估计的Floquet-Born-Markov形式主义的基础上的数值模拟。特别是，我们表明，驱动诱导加热直接与系统的Floquet状态的微动。
2020-03-10 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Pump process of the rotatory molecular motor and its energy efficiency
研究了受ATP合成酶$F_o$旋转马达启发的棘轮模型的泵送过程。在这个模型中有两种特征时间。一个是动力学的，系统的弛豫时间。另一些是化学反应，即质子与马达蛋白结合或解离的化学反应速率。它们之间的不等式影响物理量的行为，例如旋转速度和穿过膜的质子泵送速率。计算了能量转换效率，并讨论了能量转换效率提高的条件。质子泵送速率和效率具有峰值，其中化学反应速率和弛豫时间的倒数之间的某组不等式成立。对于一定的负载值，效率也有一个峰值。泵过程的最佳效率条件与马达过程的最佳效率条件是一致的。
2004-11-06 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.QM
Unification and new extensions of the no-pumping theorems of stochastic pumps
从分子机器到量子点，广泛的介观系统可以通过周期性驱动的马尔可夫过程或随机泵来建模。随机泵中的电流由称为无泵定理（NPT）的精确不通过条件限定。这封信对迄今为止已知的所有不扩散核武器条约的适应性进行了统一处理，并进一步将其扩展到具有许多相互作用粒子的系统。
2014-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
