Squeezed thermal reservoirs as a resource for a nano-mechanical engine beyond the Carnot limit
通过热机将热能有效地转换成机械功是一个持续的技术挑战。由于卡诺的开创性工作，人们知道，热机的效率是由一个基本的上限，卡诺极限。理论研究表明，热机可以通过利用由温度以及其他参数表征的固定的非平衡储层来在卡诺极限之外操作。在原理验证实验中，我们证明了纳米梁热机耦合到压缩热噪声的效率不受标准卡诺极限的限制。值得注意的是，我们还表明，它是可能的设计一个循环过程，允许提取的机械工作从一个单一的挤压热储。我们的研究结果表明，在小尺度上的非平衡热力学的一个定性的新制度，并提供了一个新的角度设计的高效，高度小型化的发动机。
2017-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Thermoelectric information engine driven by an autonomous Maxwell demon across quantum-to-classical transitions
Universidad de Chile（智利大学）
研究三端热电引擎中量子相干和信息流的作用，通过双量子点与监测点构成自主麦克斯韦妖，识别两个量子-经典转变，并发现相干性可增强妖机制。
2026-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Optimization of a relativistic quantum mechanical engine
在相对论量子力学的框架内，采用一阶修正，对工作在两个能池之间的量子力学发动机进行了优化分析。这种量子力学引擎，与能量池之间的直接能量泄漏，由两个绝热和两个等能过程，并使用两个非相互作用的费米子的三能级系统作为其工作物质。假设势壁以有限速度运动，我们推导出功率输出的表达式，特别是，再现了最大功率时的效率表达式。
2016-06-24 cond-mat.stat-mech
Quantum-mechanical engine models and their efficiencies
基于量子热力学过程，对典型的热机循环，如卡诺循环、布雷顿循环、奥托循环和狄塞尔循环等进行了量子力学推广。这些热机循环不包括温度，因为在量子力学中能量的概念是有明确定义的，而温度\emph{a priori}不是。这些QM引擎循环是由一个理想的或相互作用的系统与任意数量的粒子限制在一个任意的幂律陷阱。结果表明，量子绝热指数与陷阱指数之间存在着一定的关系，量子绝热循环的效率与经典循环的效率相似，从而证明了量子绝热循环效率的普适性。
2013-02-03 cond-mat.stat-mech
Efficiency of the general quantum-mechanical Carnot engine
一个量子力学模拟卡诺引擎可逆地工作在消失的温度，简称量子力学卡诺引擎，进行了讨论。本文给出了任意约束势下这种发动机效率的一般公式。它的表达式纯粹是根据能谱的结构给出的。效率依赖于热力学中工质的类似势的形式，意味着发动机的非普适性。这可能是由于在纯态量子力学中缺少类第二定律原理。
2013-04-17 cond-mat.stat-mech quant-ph
The Poschl-Teller Like Description of Quantum Mechanical Carnot Engine
在这项工作中，一个例子的循环引擎的基础上的量子力学性质的强非线性量子振荡器所描述的Poschl-Teller [PT]模型进行检查。利用我们在文献[1-4]中提出的[PT]模型，通过改变阱的宽度L和阱的量子态，构造了一个量子力学的卡诺循环模拟（即量子热机）。这种量子热机具有由绝热和等温量子过程组成的循环。推导了基于类Poschl-Teller势的量子发动机的效率，并与经典热力学发动机进行了比较。
2021-02-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum mechanical bound for efficiency of quantum Otto heat engine
热力学第二定律限制了热机的效率，无论是经典的还是量子的，都不能大于普适的卡诺效率。我们发现了由谐振子组成的量子奥托热机效率的另一个界。发动机的动力学由密度矩阵的林德布拉德方程控制，该方程映射到准概率分布的福克-普朗克方程。将随机热力学应用于Fokker-Planck方程组，得到了效率的$\hbar$依赖的量子力学界。结果表明，该界比卡诺效率更紧。发动机在低温极限中达到了量子效应占主导地位的界限。我们的工作表明，量子性质可以抑制热机的性能方面的效率限制，功和功率输出。
2019-05-14 cond-mat.stat-mech
Autonomous actuation of zero modes in mechanical networks far from equilibrium
零模式或松弛模式是机械部件的非平凡耦合，其产生没有变形阻力的自由度。工程零模式有可能充当微观电机或记忆设备，但这需要一个内部驱动机制，可以克服其他模式中不必要的波动和实际系统中固有的耗散。在这项工作中，我们从理论和实验上表明，机械网络中的复杂零模式可以选择性地动员非平衡活动。我们发现，一个相关的活性浴致动无穷小零模式，同时抑制更高的模式相比，热波动，我们实验模拟的物理网络的高频振荡的波动。此外，自推进动力学自发地动员有限的机制，例如自推进拓扑孤子。因此，非平衡活动使得通过网络拓扑结构设计的协调机制能够自主致动。
2018-09-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Role of the superposition principle for enhancing the efficiency of the quantum-mechanical Carnot engine
叠加原理的作用被讨论用于由Bender、Brody和Meister引入的量子力学卡诺引擎[J. Phys. A 33，4427（2000）]。结果表明，通过量子态的叠加可以提高发动机的效率。对有限时间过程进行了讨论，给出了最大功率输出的条件。有趣的是，在最大功率下的效率低于没有叠加的效率。
2012-01-03 cond-mat.stat-mech quant-ph
Inertia Tames Fluctuations in Autonomous Stationary Heat Engines
Charles University, Faculty of Mathematics and Physics（查尔斯大学数学物理学院）
本文研究了由两个欠阻尼连续自由度耦合到二能级系统组成的自主热机，展示其通过共振耦合打破TUR约束，并通过均流测量直接推断共振区域，为设计高效精密微观引擎和自主钟提供指导。
2026-02-23 cond-mat.stat-mech
Strong Violation of the Thermodynamic Uncertainty Relation in a Minimal Autonomous Heat Engine
Charles University, Faculty of Mathematics and Physics（查理大学数学物理学院）
研究展示了一个由离散棘轮和欠阻尼谐振子构成的最小自给自足热机，其在时间尺度分离条件下，表现出热力学不确定性关系的强违反，且内部控制的确定性增加使TUR比趋于零。
2026-03-20 cond-mat.stat-mech
Role of measurement-feedback separation in autonomous Maxwell's demons
我们引入一种自主的信息热机（即，没有任何依赖于时间的参数），但是具有分离的测量和反馈过程。这个模型作为一个桥梁之间的其他类型的信息热机的灵感来自麦克斯韦的恶魔;从原来的Szilard引擎类型的系统，以自主恶魔设置。通过分析我们的模型的基础上介绍了在我们以前的文件[N。Shiraishi和T. Sagawa，Phys. Rev. E { \bf 91}，012130（2015）.]，阐明了测量与反馈分离在积分涨落定理中的作用。
2015-03-07 cond-mat.stat-mech
Mechanical work extraction from an error-prone active dynamic Szilard engine
论文研究含测量误差的主动 Szilard 热机，分析一次性与循环模式下功、功率和信息效率，发现可违反 Landauer 界限且循环运行能利用残余互信息。
2025-05-14 cond-mat.stat-mech
Hidden symmetries and nonlinear constitutive relations for tight-coupling heat engines
典型的热机表现出一种同构性：循环热机与其两个热源之间的热交换遵循相同的函数类型;自主式热机的正向和反向流动也遵循相同的函数类型。这种同型性在数学上反映在热机的隐藏对称性的存在上。循环热机与其两个热源之间的热交换在宇称反转和时间反转操作的联合变换下是双重的。类似地，在宇称反转下，自主热机中的前向流和后向流也是对偶的。考虑到这些隐藏的对称性，我们分别推导出紧耦合循环热机和紧耦合自主热机的二次非线性本构关系。
2015-01-20 cond-mat.stat-mech
Maximum power of a two-dimensional quantum mechanical engine with spherical symmetry
我们研究了球对称的二维量子卡诺引擎，考虑的情况下，一个粒子的表面上的一个球的半径变化。卡诺循环的建立允许系统的状态改变与具体的约束条件中讨论的本德的工作卡诺循环。在研究卡诺循环之后，我们最大化系统的输出功率和效率，以表明正如在一维系统中发生的那样：（i）效率可以被优化;其最优值与描述系统的参数无关，并且在最优效率下的最优输出功率是非零的。(ii)球形系统的最优效率比Abe工作中考虑的一维量子阱的最优效率大得多。
2019-09-30 cond-mat.stat-mech
On the efficiency of an autonomous dynamic Szilard engine operating on a single active particle
本文研究单活性粒子驱动的自主动态西拉德发动机，通过引入显式测量装置和反馈控制回路，用超额熵产生量化测量成本，揭示测量精度对发动机效率的影响。
2024-01-16 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
An atom-doped photon engine: Extracting mechanical work from a quantum system via radiation pressure
提出原子掺杂光学量子腔经辐射压驱动活塞的模型，证明其热功转换及与 Alicki 功定义等价，并构建比较量子 Otto 与 Carnot 发动机。
2024-03-04 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Nonequilibrium many-body quantum engine driven by time-translation symmetry breaking
失去平衡的量子多体系统可以产生有趣的现象，例如向奇异动力学状态的转变。虽然这种涌现的行为可以在实验中观察到，但其技术应用的潜力在很大程度上尚未开发。在这里，我们研究了集体效应对从多体系统中提取机械功的量子引擎的影响。利用光机械腔装置与相互作用的原子气体作为工作流体，我们从理论上证明，这种发动机产生的工作下，周期性的驱动。工质的稳态循环具有非平衡相变的特征，导致输出功的突变。值得注意的是，我们发现我们的多体量子引擎甚至在没有周期性驱动的情况下也能运行。当它的工作流体进入一个打破连续时间平移对称性的阶段时，就会发生这种现象：出现的时间结晶阶段可以维持产生机械功的负载的运动。我们的发现为设计新型非平衡量子机器铺平了道路。
2020-07-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
A Mechanical Route for Cooperative Transport in Autonomous Robotic Swarms
本文通过修改个体机器人摩擦与质量分布实现力对齐，使随机自推进机器人群无需感知通信即可自发协作运输大载荷，并提出几何判据与活性粒子模型解释该现象。
2024-11-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.app-ph
