Nonreciprocal Superradiant Phase Transitions and Multicriticality in a Cavity QED System
本文在旋转且方向性压缩的回音壁模式微腔QED系统中，理论展示了无需超强耦合即可由外部泵浦控制的非互易一阶和二阶超辐射相变，并识别出两类可控非互易多临界点，为全光操控量子相变及集成非互易量子器件提供新途径。
2024-09-30 quant-ph
Quantum Otto Heat Engine based on the Dicke-Stark Model under Infinite-Time and Finite-Time Thermodynamic Frameworks
本文提出以有限尺寸Dicke-Stark模型为工作物质的量子Otto热机，在无限和有限时间热力学框架下，研究Stark场强、耦合强度等参数对热机性能的影响，发现调节Stark场强可减少熵产生与量子摩擦，显著提升输出功、效率和功率，有助于高性能量子热机设计。
2025-08-14 quant-ph
Adaptive Quantum Heat Engines
对于在两个热浴之间工作的热机，功能性通常取决于一组固定的约束，例如给定的发动机内部结构和给定的浴温度。然而，重要的是设计能够自适应地起作用的热机，特别是当发动机是量子系统并且浴受到波动时。在这里，我们研究一个自适应量子热机的热浴可以有可变的温度模型。我们得到了这样的发动机仍能工作的条件。此外，我们提出了一个增强的热机耦合它与一个适当的控制器，改变了发动机的内部结构。有趣的是，我们证明了这种增强型发动机可以始终运行，并且我们还获得了从该发动机中提取最大功率的条件，用于所有温度的热浴。
2021-03-31 quant-ph
Quantum heat engine with continuum working medium
介绍了一种新的量子热机，其工作介质是一个具有离散能级和连续能级的量子系统。计算和讨论了该发动机的净功。结果表明，这种量子热机在高温和低温极限下都具有与二能级量子热机相似的性能，但在不同的温度下工作。这种量子热机的效率也提出和讨论。
2006-07-18 quant-ph
Multicritical dissipative phase transitions manipulated by dipole--dipole interactions
College of Physics, Sichuan University（四川大学物理学院）；School of Physics and Hubei Key Laboratory of Gravitation and Quantum Physics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理科学与技术学院）
研究双里德堡原子腔量子电动力学系统中多临界现象，通过偶极-偶极相互作用重构能级格局，改变超辐射相变边界，使连续二阶相变和多临界点移动或消失，为耗散量子相变研究及相关应用提供理论基础。
2026-07-24 quant-ph
Revealing the strokes of autonomous quantum heat engines with work and heat fluctuations
我们分析了一个自治热电发动机组成的两个超导量子耦合到单独的热浴和连接的约瑟夫森结。功和热是过程量，不是发动机量子系统的可观测量，但它们的速率可以由相应系统可观测量的稳态期望值导出，它们的涨落由GKLS主方程和量子回归定理确定的关联函数给出.关联函数还揭示了隐藏在稳定状态下的能量的周期性动态转移--发动机的冲程。
2020-01-21 quant-ph
Quantum Thermodynamic Cycles and quantum heat engines
为了描述量子热机，本文系统地研究了量子热力学循环的等温和等容过程。在此基础上，明确地定义了卡诺热机和奥托热机的量子形式。我们还研究了量子卡诺和奥托热机的性质，并与经典热机进行了比较。考虑到这两种量子热机各自的量子热力学过程，研究了它们之间的关系和映射。此外，我们还讨论了麦克斯韦妖在量子热力学循环中的作用。我们发现，即使存在这样一个恶魔，当恶魔被正确地包括作为热机的工作物质的一部分时，也没有违反第二定律。
2007-04-03 quant-ph
Emerging dissipative phases in a superradiant quantum gas with tunable decay
将多体系统暴露于外部驱动和损失可以改变其相的性质，并为工程物质的新特性开辟前景。这些特征如何与驱动和耗散系统的潜在微观过程相关是一个基本问题。在这里，我们解决了这一点，在量子气体是强耦合到一个有损耗的光腔模式使用两个独立的拉曼驱动器，其作用于自旋和运动的自由度的原子。这种设置允许我们通过调整驱动器之间的不平衡来控制相干动力学和耗散之间的竞争。对于足够强的耦合，会发生向超辐射相的转变，就像封闭系统的情况一样。然而，通过不平衡的驱动器，我们可以进入一个耗散稳定的正常阶段和多稳定性的区域。测量非平衡相顶部的激发性质揭示了开放系统中的微观基本过程。我们的发现为研究非厄米系统的压缩、超辐射中的量子跃迁以及耗散环境中的动态自旋轨道耦合提供了前景。
2021-04-26 cond-mat.quant-gas quant-ph
On the Computational Power of Molecular Heat Engines
热机是一种利用热储器和冷储器之间的温差做功的机器。在这里，两个水库是量子系统和一个热机描述的幺正变换，减少了平均能量的二分系统。在分子尺度上，实现这样一个单一的热机的能力与执行逻辑运算和经典计算的能力密切相关。通过几个例子说明了这一点：（1）最基本的热机是作用于具有不同能隙的1热1冷两能级系统的SWAP门。(2)一对三能级系统上的最优酉热机可以直接实现或门和非门，以及复制操作。因此，在从热和冷系综中取出的每对3-能级系统上实现该热机的能力允许通用经典计算。(3)最佳热机工作在一个热态和一个冷态的不同频率的振荡器模式，能够近似计算多项式和根。(4)一个最优热机作用于不同层间距的1热n冷两层系统甚至可以解决NP完全问题KNAPSACK。虽然已经知道相互作用多粒子系统的基态的确定是NP-难的，但最佳热机是一个热力学问题，即使对于n个非相互作用自旋系统也是NP-难的。这一结果表明，分子热机的效率可能有复杂性理论的限制。
2005-02-02 quant-ph
Initial demonstration of a quantum heat engine based on dissipation-engineered superconducting circuits
Aalto University（阿尔托大学）；VTT Technical Research Centre of Finland（芬兰技术研究中心）
利用超导电路和量子电路冰箱作为可调热库，通过量子奥托循环实现量子热机，测量到正输出功率和效率。
2026-06-29 quant-ph
The second law, Maxwell's daemon and work derivable from quantum heat engines
利用一类由双能量本征态系统组成的量子热机，在循环的不同阶段分别经历量子绝热过程和与热浴的能量交换，我们能够阐明热力学第二定律的一些重要方面。量子热机也提供了一种实用的方法，作为西拉德发动机的替代品，在物理上实现麦克斯韦的守护进程。在平均遵守第二定律的同时，它们也能够从热浴中提取比热平衡中可能的更多的功。
2005-08-22 quant-ph
Autonomous quantum heat engine
Aalto University（阿尔托大学）；VTT Technical Research Centre of Finland（芬兰技术研究中心）；Indian Institute of Technology, Mandi（印度理工学院曼迪分校）；Arctic Instruments（北极仪器公司）
本文通过超导电路实现自主量子热机，验证了理论预测，展示了热机内部动态产生相干微波功率的现象。
2026-03-16 quant-ph
Quantum Heat Engines, the Second Law and Maxwell's Daemon
介绍了一类量子热机，它由最简单的量子力学系统--双能量本征态系统组成，在循环的不同阶段分别经历量子绝热过程和与热浴的能量交换.有了这类热机和在量子水平上对热传递和功的一些解释，我们就能够澄清热力学第二定律的一些重要方面。特别是，热源比散热器热是不够的，但在通过发动机提取任何功之前，在较热的热源和较冷的散热器之间必须有最小的温差。这个最小温差的大小取决于所涉及的量子引擎的能隙。我们的新量子热机也提供了一种实用的方法，作为Szilard发动机的替代品，在物理上实现麦克斯韦的守护进程。受拉比振荡的启发和激励，我们进一步引入了一些修改的量子热机与单模腔，以，同时尊重第二定律，提取更多的工作，从热浴比否则可能在热平衡。上述结果也可推广到无限多个能级的量子热机，包括一维简谐振子和一维无限方阱。
2005-08-22 quant-ph
Quantum Lubrication: Suppression of Friction in a First Principle Four Stroke Heat Engine
一个类似于奥托循环的热机的量子模型被用来探索抑制摩擦损失的策略。这些损失是由于发动机的工作介质在膨胀和压缩阶段不能精确地跟随哈密尔顿算子的变化而引起的。通过增加发动机的外部噪声，可以抑制摩擦损失。
2005-09-19 quant-ph
Improving the Efficiency of an Ideal Heat Engine: The Quantum Afterburner
通过串联使用激光器和微波激射器，可以在热机运行中涉及的热废气中获得激光作用。这种“量子加力燃烧室”涉及工作气体原子或分子的内部量子态以及腔量子电动力学技术，因此属于量子热力学领域。作为一个例子，它表明，奥托循环发动机的性能可以提高超过“理想”的奥托热机。
2001-05-25 quant-ph
The smallest possible heat engines
我们构建了最小的可能的自包含的热机;一个只由两个量子位组成，另一个只由一个量子位组成。发动机是独立的，因为它们不需要外部的工作和/或控制源。它们能够产生用于连续举起重物的工作。尽管发动机的尺寸很小，但它仍然能够以卡诺效率运行。
2010-10-28 quant-ph
Quantum heat engine operating between thermal and spin reservoirs
朗道擦除原理是热力学和信息论的基石。根据这一原理，擦除信息引起最小的能量成本。最近，Vaccaro和Barnett [Proc. R. Soc { \bf 467}，1770（2011）]探索了在多个守恒量的背景下的信息擦除，并且示出了擦除成本可以仅根据自旋角动量。由于朗道的擦除原理在热机中起着重要作用，他们的结果大大拓宽了热机可能具有的构型。基于此，我们提出了一种新型的光学热机，它工作在一个单一的热库和一个自旋角动量库耦合到一个三能级系统与能量简并基态。所提出的热机在不产生废热的情况下运行，并且超越了传统的卡诺发动机，在传统的卡诺发动机中，工作流体在不同温度下经受两个热浴。
2018-04-03 quant-ph
Electromagnetically Induced Transparency and Quantum Heat Engines
我们描述了如何电磁感应透明可能被用来构建一个非传统的近理想的量子热机的第二定律的约束。发动机由可能比排气库更热或更冷的热库以及单色激光器泵送。作为输出，它在吸收跃迁的线中心产生明亮的窄发射。
2016-11-03 quant-ph
The Quantum Otto Heat Engine with a relativistically moving thermal bath
研究了量子热机执行奥托热力学循环的量子热力学循环。我们使用相对于冷浴具有相对论速度的移动热浴的热性质。作为工作介质，我们使用一个两能级系统和一个谐振子，与一个移动的热浴和一个静态的冷浴相互作用。在目前的工作中，量子热机的研究在高温和低温制度。利用量子热力学和开放量子系统理论，得到了系统的总做功、效率和最大功率时的效率。奥托量子热机的最大效率仅取决于最小能隙和最大能隙的比值。相反，最大功率和提取的功的效率随着速度而降低，因为热浴的运动对于量子热机具有能量成本。此外，最大功率下的效率取决于工作介质的性质。
2021-04-14 quant-ph
Autonomous quantum heat engine using an electron shuttle
提出了一种基于单电子梭热驱动振荡的自治量子热机。该装置的电子自由度充当内部动态控制器，其切换发动机与热浴器的相互作用。我们表明，除了通过热浴的能量通量，能量通量归因于控制器，它会影响发动机功率。
2018-09-12 quant-ph
When is a quantum heat engine quantum?
量子热力学研究热机中的量子效应。但是，当一个热机与外部储存器周期性地相互作用，从而不可避免地破坏其量子相干性时，它什么时候才是真正的量子？在这里，我们使用Leggett-Garg不等式来评估一个单一的两级奥托引擎的非经典特性。我们提供了完整的相图，其参数的函数的引擎的量子特性，并确定三个不同的阶段。我们进一步推导出一个明确的表达的转变温度。
2015-08-17 quant-ph
Quantum unital Otto heat engines: using Kirkwood-Dirac quasi-probability for the engine's coherence to stay alive
Mohammed V University（穆罕默德五世大学）
本文研究量子幺正奥托热机，通过计算去相位和未去相位引擎的累积量，分析参数对平均功、可靠性和效率的影响，并证明非绝热跃迁并非总对热力学量有害。
2026-05-24 quant-ph
Comment on "Nanoscale Heat Engine Beyond the Carnot Limit"
有一个一致的热力学形式主义与规范定义的局部温度，允许扩展的卡诺约束也非平衡浴，像那些在信中讨论
2014-01-30 quant-ph
Proposal for Composite Quantum Electromagnetically Induced Transparency Heat Engine Coupled by a Nanomechanical Mirror
本文提出一种由超冷原子气体与纳米机械镜耦合的量子热机模型，通过镜面振动产生光机械边带影响输出，并设计了三种配置，发现振动会降低三能级热机亮度但复合热机略有增强，且偏离理想热机特性。
2024-07-21 quant-ph
Harnessing energy extracted from heat engines to charge quantum batteries
Harish-Chandra Research Institute, A CI of Homi Bhabha National Institute（哈里什·昌德拉研究所，霍米·巴巴国立学院成员单位）
研究了使用三冲程和二冲程热机驱动量子电池充电，分析了不同热机类型在能量转换效率和充电效果上的差异，发现顺序型热机在最优情况下效率最高。
2023-09-27 quant-ph
Bound on efficiency of heat engine from uncertainty relation viewpoint
现有的热机中的量子循环可以用各种量子系统作为工作物质来模拟。例如，一个热机可以用无限势阱作为工作物质来建模，以确定效率和所做的功。然而，在这种方法中，量子可观测量和物理可测量参数之间的关系，即，从量子力学方法不能很好地理解效率和所做的功。为了更好地理解，需要将热力学变量（效率和所做的功取决于此）与不确定原理联系起来进行详细分析。本文给出了量子热机模型中位置算符和动量算符的和不确定关系与热力学变量的关系。我们能够确定的上限和下限的效率的热机通过不确定性关系。
2021-04-14 quant-ph
Superradiant Hybrid Quantum Devices
超辐射是典型的集体现象，其中辐射被发射器的相干性放大。它在光学中起着突出的作用，在那里它使激光器的设计具有大幅减少的线宽，量子力学，甚至用于解释宇宙学观测，如黑洞的霍金辐射。不同量子系统的杂交允许设计新的量子超材料，汇集各个系统的优点。超导电路耦合到自旋系综是有前途的未来集成量子器件的基石和超辐射将发挥突出的作用。因此，研究其在混合器件中的基本特性是重要的。在强耦合制度的实验表明，在这些系统中的振荡行为，但一个明确的签名迪克超辐射一直失踪至今。在这里，我们探讨超辐射的混合系统组成的超导谐振器在快速腔限制感应耦合到一个非均匀加宽的合奏氮空位（NV）中心。我们观察到一个超辐射脉冲被发射的速度比一个单独的NV中心的衰变快万亿倍。这是进一步证实了所发射的辐射强度相对于合奏大小的非线性缩放。我们的工作为包括固态超辐射脉泽在内的未来量子技术提供了基础。
2018-02-20 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Relativistic quantum heat engine from uncertainty relation standpoint
在量子体系中建立的热机可以用各种量子系统作为工作物质来建模。例如，在非相对论的情况下，我们可以使用无限势阱作为工作物质来模拟热机，以评估发动机的效率和所做的功。在这里，我们提出了量子热机与相对论粒子被限制在一维势阱作为工作物质。该循环由两个等温过程和两个等宽势阱过程组成，形成了经典自然界中已知等容过程的量子对应物。为了具体解释量子可观测量与物理可测量参数（如效率和做功）之间的关系，我们建立了热力学变量与不确定性关系之间的联系。我们用这个模型从测不准关系的观点探讨了相对论情形下热机的做功和效率，其中不相容的观测量是位置和动量算符。利用热测不准关系，我们可以确定热机效率的上、下界。
2020-06-08 quant-ph
Two-level quantum Otto heat engine operating with unit efficiency far from the quasi-static regime under a squeezed reservoir
量子热机的最新理论和实验研究表明，在准静态状态下，只要使用工程化的储层，就有可能具有比卡诺限制更高的效率。然而，准静态状态是对热机操作的强烈限制，因为完成一个循环需要无限长的时间。在本文中，我们提出了一个两能级模型作为工作物质，执行量子奥托热机周围的冷热库和压缩热热库。利用这个模型，我们展示了一个惊人的成就，即即使在非零功率下也能达到单位效率。
2020-07-28 quant-ph
Heat Bath Algorithmic Cooled Quantum Otto Engines
我们建议替代量子奥托发动机，使用热浴算法冷却与伙伴配对算法，而不是等容冷却。将处于一个熵阱中的液态核磁共振系统视为工作流体。然后，详细分析了四冲程和二冲程量子奥托发动机的可提取功和热效率。在这些循环中，热浴算法冷却的作用是使用单个熵阱而不是两个。此外，这种冷却算法增加了发动机的功率，减少了一个循环所需的时间。
2019-01-04 quant-ph
Engineering a heat engine purely driven by quantum coherence
量子相干性对量子热机的性能是有利还是有害的问题已经被彻底研究，但仍然没有决定。为了隔离相干性的贡献，我们分析了一个纯粹的相干性驱动的量子热机，一个设备，不包括任何热流在热力学循环的性能。该引擎由多量子位系统的相干性提供动力，其中每个量子位通过使用Jaynes-Cummings模型与相干浴相互作用而充电。我们证明，最佳的相干充电，因此可提取的工作时，实现的相干浴有一个中间程度的一致性。在我们的模型中，当使用四个带电量子比特的副本时，可提取的功最大化。同时，引擎的效率，由每个输入相干流的可提取的工作，通过避免被存储在系统浴相关性，是不可访问的工作，被优化。我们数值计算发现，最高的效率是获得较低的温度和较弱的系统浴耦合比最佳的相干充电。
2023-01-31 quant-ph
Concepts of work in autonomous quantum heat engines
量子热力学的基本问题之一是能量变化分解为热和功。与经典发动机相反，活塞的熵变在量子域中不可忽略。因此，不同的工作概念出现，这取决于所需的任务和使用引擎生成的工作的代理的隐含能力。每一个功的量词-从各态历经到非平衡自由能-都有明确的操作解释。我们分析这些工作量词的热泵三能级脉泽，并得出相应的发动机效率。在强脉泽强度的经典极限的发动机效率收敛于Scovil-Schulz-DuBois脉泽效率，无论工作量词。
2019-10-10 quant-ph
Proposal for an autonomous quantum heat engine
本文提出一种超导电路以实现自主量子热机，并通过准经典非马尔可夫模型表明热流可产生可实验观测的相干微波功率，为基于 Otto 循环的实验实现奠定基础。
2025-09-24 quant-ph
Quantum Heat Engines and the Generalized Uncertainty Principle
本文利用配分函数方法研究广义不确定性原理对无限深方势阱量子热机效率的影响，发现GUP修正会降低卡诺和奥托热机效率，且低温和小阱宽时效应更显著。
2023-01-19 quant-ph
Autonomous Quantum Heat Engine Based on Non-Markovian Dynamics of an Optomechanical Hamiltonian
提出一种由驱动模式调节谐振子频率、耦合双峰值热库的自主量子热机，通过解析与非马尔可夫准经典模型证明其可实现近似奥托循环并输出强相干场。
2024-04-08 quant-ph
Theory of an optomechanical quantum heat engine
光机械腔中光与机械激发之间的相干相互转换可用于设计量子热机。该热机基于冷光子储库和热声子储库之间的奥托循环[Phys.Rev.Lett. 112，150602（2014）]。在我们以前工作的基础上，我们（i）对发动机的工作和效率进行了详细的理论分析，（ii）对该方案背后的量子热力学进行了调查。特别地，我们分析了修饰极化子图像和原始裸光子和声子图像的热力学性能。最后，（iii）通过考虑所有相关的噪声源，进行数值模拟以导出量子光机械系统在奥托循环期间的完整演化。
2014-08-13 quant-ph
Spin Quantum Heat Engine Quantified by Quantum Steering
随着人们对量子信息科学的兴趣日益浓厚，通过探索微观量子系统将热机扩展到量子领域在过去十年中引起了人们的极大兴趣。虽然工作介质的量子系统中的量子相干性已被研究发挥了重要作用，但对量子热机内在的量子优势的完整理解仍然是难以捉摸的。我们的实验表明，工作介质和热浴之间的量子相关性是量子Szilard引擎的量子优势的关键，其中工作介质中的量子相干性自然被排除在外。通过量子操纵来量化非经典关联，我们揭示了当恶魔能够真正操纵工作介质时，热机是量子的。在工质上采取不同的取功方式得到的平均功可以用来验证真实的量子Szilard引擎。
2022-02-04 quant-ph
Coherence effects in the performance of the quantum Otto heat engine
为量子热机提供燃料的工作物质可能在其能量基础中包含相干性，这取决于发动机循环的动力学。在量子奥托热机的某些模型中，能量相干性与熵产生和量子摩擦有关。我们考虑了有限时间运行的量子奥托热机。产生相干，并且工作物质在与热的热源相互作用之后没有达到热平衡，使工作物质处于具有剩余能量相干的状态。我们观察到的残留的相干性（不完全热化后）和在随后的有限时间中风中产生的相干性之间的干扰样的效果。我们引入解析表达式突出的一致性的作用，并检查这种动态干扰效应如何影响发动机的性能。此外，在这种情况下，相干性是目前沿周期，我们认为，周期参数的仔细调整可能会利用这种干涉效应，使相干性的行为就像一个动态的量子润滑剂。为了说明这一点，我们在数值上考虑一个实验可行的例子，并比较引擎的性能的一个类似的引擎的剩余相干性被完全删除，排除了动态干扰效应的性能。
2019-06-19 quant-ph
A spin heat engine coupled to a harmonic-oscillator flywheel
我们实现了一个热机使用一个单一的电子自旋作为工作介质。自旋属于捕获的$^{40}$ Ca $^+$离子的价电子，并且通过经由光泵浦控制自旋极化来模拟热库。引擎通过自旋相关的光学力耦合到离子的谐振子自由度。振荡器储存由热机产生的功，因此起飞轮的作用。我们的特点的状态，通过重建的Husimi $\mathcal{Q}$功能的振荡器后，不同的发动机运行时间的飞轮。这使我们能够推断出从振荡器基态开始的整个操作开始过程中的沉积能量和相应的波动。为了了解飞轮的能量，我们确定其各向异性，即可以进一步提取的最大工作量it.Our结果演示了如何微观热机的内在波动从根本上限制性能。
2019-06-04 quant-ph
Entangled quantum Otto heat engines based on two-spin systems with the Dzyaloshinski-Moriya interaction
基于自旋为1/2的系统在变化的磁场中进行Dzyaloshinski-Moriya（DM）相互作用，构造了一个纠缠的量子Otto引擎.我们调查DM相互作用对基本热力学量的影响，包括传热，所做的工作，和效率，并发现DM相互作用重要地影响发动机的热力学。我们得到一个表达式的发动机效率，发现它产生相同的效率为反铁磁和铁磁耦合。一个新的上限，nontrivially符合热力学第二定律，推导出发动机效率的情况下，非零DM相互作用。
2017-08-19 quant-ph
Quantum signatures in quadratic optomechanical heat engine with an atom in a tapered trap
我们研究如何量子签名可以出现在一个单原子热机组成的一个原子被限制在一个锥形的陷阱，并受到热和冷的热库。在Ref. [1]的文件。我们这样一个系统使用二次光机模型，并确定一个有效的奥托循环系统的动态。我们比较了发动机的性能在量子和经典的制度，通过评估的功率耗散。我们发现，降低温度是不够的，使单原子引擎的参考。[1]真正的量子增强型热机。我们表明，这是必要的，使陷阱更不对称和限制，以确保量子关联引起的功率输出的增强。
2022-08-17 quant-ph
Non-equilibrium states of a plasmonic Dicke model with coherent and dissipative surface plasmon-quantum emitter interactions
混合光子等离子体纳米结构允许工程师的量子发射器和腔模式的耦合占直接相干和环境介导的耗散途径。利用广义等离子体Dicke模型，我们探讨了这些相互作用的非平衡相图。分析表明，它们的相互作用导致了超辐射态和规则激光态向耗散耦合区的扩展，并产生了与超辐射态和规则激光态有边界的无粒子数反转的激光相。计算出的光子发射光谱表明，这些阶段进行不同的签名。
2020-01-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fractional Quantum Heat Engine
在这项工作中，我们介绍了分数量子热机的概念。以空间分数量子Szilard热机为例，说明了空间分数量子热机比传统量子热机具有更高的效率.
2021-03-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
A Numerical Method to Find the Optimal Thermodynamic Cycle in Microscopic Heat Engine
热机是发展非平衡态热力学的基本物理对象。热机的热力学性能取决于循环的选择和参数的时间依赖性。在这里，我们提出了一个系统的数值方法来找到一个热机循环优化一些目标函数。我们将该方法应用于参数缓变的热机，并表明该方法工作良好。我们的数值方法是基于遗传算法，这是广泛应用于各种优化问题。
2021-04-29 cond-mat.stat-mech quant-ph
Holographic Heat Engines as Quantum Heat Engines
反德西特时空中爱因斯坦方程的某些解可以通过扩展的引力热力学来设计，以产生“全息热机”，即把热量转化为有用的机械功的装置。另一方面，也有一些结构（实验和理论），其中一系列操作是在一个小的量子系统上进行的，定义了所谓的“量子热机”。我们提出，某些全息热机可以被认为是量子热机的模型，并讨论了这种连接的可能成果。受量子热机将量子系统与经典热力学循环进行类比的特点的启发，首次提出并研究了一些黑洞奥托循环和狄塞尔循环.在重叠的预期制度，我们的奥托效率公式的形式所表现出的量子和经典的热机。
2019-05-22 gr-qc hep-th quant-ph
Irreversible thermodynamic analysis and application for molecular heat engines
本文的目的是确定分子发动机的损失功，并与宏观（经典）热机的结果进行比较。首先，回顾了宏观循环和分子循环的不可逆热力学。第二，对自旋为-1/2的量子热机系统进行了不可逆热力学研究。最后，确定了所考虑系统的损失功，结果表明，宏观和分子热机服从相同的限制。此外，量子热力学的方法建议，以解释以前得到的结果从原子的观点。
2017-06-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Single-Photon-Triggered Quantum Phase Transition
我们提出了一个结合腔QED和光力学的混合量子模型，它允许由单光子触发的平衡超辐射量子相变（QPT）的发生。这种单光子触发的QPT存在于忽略和包括所谓的$A^2$项的情况下，即，它不受不通过定理的影响。它最初来自所提出的混合量子模型的光子依赖量子临界性。此外，引入的$A^2$项与光-力相互作用之间的竞争导致了反向超辐射QPT。这项工作提供了一种用单光子操纵QPT的方法，这将激发单光子量子临界物理的探索和新的单光子量子器件的工程。
2018-03-18 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum-Enhanced Heat Engine Based on Superabsorption
我们提出了一个量子纠缠增强的热机。我们的方案的关键特征是超吸收，这有助于增强纠缠量子比特的能量吸收。而传统的引擎与$N$可分离的量子位提供功率与$P = Θ(N)$的缩放，我们的引擎使用超吸收提供功率与$P = Θ(N^2)$的量子缩放。这种量子热机也表现出比经典的$N$粒子朗之万系统组成的缩放优势。我们的工作阐明了量子性能的增强。
2022-05-31 cond-mat.stat-mech quant-ph
The invariant-based shortcut to adiabaticity for qubit heat engine operates under quantum Otto cycle
在本文中，我们研究的作用和相关性的成本为基础的快捷方式绝热使量子位热机运行在量子奥托循环。我们考虑一个量子位热机与朗道-齐纳哈密顿和改善其性能使用刘易斯-Riesenfeld不变量为基础的捷径绝热方法。针对成本对提高性能的重要性，本文探讨了成本与热机的功和效率的关系。我们分析了热机循环中非绝热幺正过程的成本随时间的变化。还讨论了获得量子位热机的准静态性能所需的成本。我们发现，由于非绝热性的发动机的效率损失可以恢复使用快捷的方法，它甚至有可能在有限的时间内，以较高的成本获得准静态性能。
2022-03-11 cond-mat.stat-mech quant-ph
Beyond the Carnot Limit in the Internal Cycles of a Quantum Heat Engine under Finite Heat Reservoirs
本文解析研究了耦合有限热库的微观量子热机卡诺循环，证明其内部循环可在不消耗额外量子资源的情况下超越标准卡诺极限，并揭示了有限热库热容量对最大效率和功率输出的关键作用。
2024-09-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
Geometric characterization for cyclic heat engines far from equilibrium
该研究针对远离平衡的循环热机，通过几何长度与时间尺度建立功率-效率权衡关系，给出功率的几何上界，提供了适用于经典和量子热机的性能几何表征方法。
2024-04-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Enhancement of quantum heat engine by encircling a Liouvillian exceptional point
量子热机由于涉及到量子相干性而有望超越经典热机。在这里，我们实验执行单离子量子热机和演示，第一次，动力学和增强性能的热机源于刘维例外点（LEPs）。除了与LEPs相关的拓扑效应外，我们还关注热力学效应，这可以通过退相干下的Landau-Zener-Stuckelberg过程来理解。如果热机循环动态地环绕LEP，我们见证了来自量子热机的正净功。进一步的研究表明，当系统更接近LEP时，完成更大的网络工作。我们将量子热机的增强性能归因于LZS过程，该过程由LEP附近的本征能景观和EP诱导的拓扑转变实现。因此，我们的研究结果开辟了新的可能性，走向LEP使能控制的量子热机和热力学过程中的开放量子系统。
2023-02-27 physics.atom-ph quant-ph
Two-stroke Quantum Measurement Heat Engine
我们提出并分析了一个二冲程量子热机的理论模型，其中一个热浴被非选择性量子测量取代。我们表明，发动机的不变的参考状态取决于是否通过诊断测量周期监测或不监测，以确定发动机的工作输出。我们详细探讨了监测和未监测的情况下，建议的热机的平均输出功率和波动。我们还确定了单一的工作冲程，不变状态可以支持coherencies在能量基础上导致不同的预测，平均能量变化在单一的工作冲程和平均工作从标准的两个投影测量方法。
2022-01-17 cond-mat.stat-mech quant-ph
Hybrid Microwave-Cavity Heat Engine
我们提出并分析了使用混合微波腔作为量子热机。一种可能的实现包括两个宏观上分离的量子点导体电容耦合到微波腔的基模。我们证明，电流可以通过腔介导的过程，通过加热其他导体在一个导体中感应。该热机可以达到卡诺效率，具有最佳的热量到功的转换。当系统输送最大功率时，效率可以是卡诺效率的大部分。热机甚至在量子点中具有适度的电子弛豫和退相的情况下也起作用。我们提供了详细的估计电流和输出功率使用现实的参数。
2014-02-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
