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
Coherence induced work in quantum heat engines with Larmor precession
通过将热量和功分为传统的对角部分和依赖于Hamiltonian的叠加和时间导数的另一部分，可以观察到量子相干性对非平衡热力学的影响。专门针对拉莫尔进动的精确可解动力学，我们建立了一个量子奥托热机采用磁驱动的原子旋转。当控制协议是时变的时，由种群转移引起的一致性保证了正的功输出。量子热机的含时控制实现了微观热机的经典绝热定理和量子绝热定理之间的对应。
2020-04-07 cond-mat.stat-mech quant-ph
Efficiency at maximum $\dotΩ$ figure of merit of a spin half quantum heat engine in the presence of external magnetic field
本文研究外磁场下以自旋半粒子为工质的有限时间量子热机，发现其在最大$\dotΩ$品质因数下的效率可超过已知界限并接近卡诺效率，表明粒子布居数的集体量子效应能显著提升热机性能。
2023-12-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Efficiency of heat engines coupled to nonequilibrium reservoirs
我们考虑量子热机之间的非平衡稳态水库。我们评估他们的最大效率从积极的熵产生，并表明它可以表示在一个有效的温度，取决于水库的性质。我们进一步计算了不同类型工程水库在最大功率下的效率，并推导出第二定律克劳修斯陈述的非平衡推广。
2014-01-22 cond-mat.stat-mech quant-ph
Efficiency large deviation function of quantum heat engines
小型热机的效率通常是一个波动的量。本文研究了谐振子和二能级奥托循环两种典型量子热机的效率大偏差函数。虽然效率统计遵循Verley et al. [Nature Commun. 5，4721（2014）]对于非绝热驱动，我们发现后一种框架不适用于绝热区域。我们将这一不寻常的性质与一般发生在广泛的一类标度不变的绝热量子奥托热机和抑制热以及量子波动的工作输出和热输入之间的完美关系。
2020-08-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Topological and Finite Size Effects in a Kitaev Chain Heat Engine
研究了奥托循环中具有有限长Kitaev链的热机。采用Hill纳米热力学方法和温度依赖能级方法，考虑了有限尺寸效应。我们区分了对Kitaev链发动机效率和输出功的体积贡献和边界贡献，并将它们分别识别为非奥托热机和制冷机循环。指出了与整体和整体系统相关联的单独运行奥托发动机循环以及在边界处的奥托制冷机的可能性。发现拓扑相的临界点与整体和整体奥托发动机的效率和输出功的极值点重合。
2019-08-07 cond-mat.stat-mech quant-ph
Many-body quantum heat engines with shortcuts to adiabaticity
量子热机是用量子力学工质的热力学循环来模拟的。由于高发动机效率需要绝热性，一个主要的挑战是在有限的循环时间内产生非零功率输出。使用反绝热（CD）驱动的绝热性的捷径可以作为加速这种无限长的循环的手段。我们介绍了多体自旋量子热机的局部近似CD协议，并表明这种方法大大提高了有限循环时间的效率和功率。该协议不需要系统本征态的先验知识，因此在实验中是现实的。
2020-05-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Adaptive heat engine
许多热机的主要限制在于，它们的运行需要在线控制，和/或环境参数（例如热浴的温度）与发动机的内部参数之间的外部配合。我们研究了一个自适应热机模型，其中-由于反馈的功能部分-发动机的结构适应给定的热浴。因此，不需要在线控制和外部配件。发动机可以使用未知的资源，它也可以适应自己的功能，使浴温度接近的结果。我们确定适应的热力学成本，并将它们与有关环境的先验信息联系起来。我们还讨论了适应所必需的结构-功能相互作用的信息约束。
2016-03-19 cond-mat.stat-mech quant-ph
Performance of quantum heat engines via adiabatic deformation of potential
提出了一个由两个等容冲程和两个绝热冲程组成的量子奥托发动机模型，其中绝热膨胀或压缩是通过热力学改变势的形状来实现的.在这里，我们表明，这样的绝热变形可能会改变操作模式，并通过增加输出功和效率，提高机器的性能，甚至具有降低工作波动的优点。通过优化控制参数，使热机在最大功率下运行，效率表现出一定的普适性。
2022-02-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
Critical-point behavior of a measurement-based quantum heat engine
我们研究了量子热机在一个与量子相变有关的外部参数的临界值下的性能。考虑一个受磁场作用的双离子系统，我们证明了在磁场的临界值以上，系统处于量子奥托循环，而在该临界值以下，系统根本不处于热循环.此外，在临界点处，其与辅助离子的相互作用使系统作为热机的性能劣化。我们进一步表明，一个基于离子的系统的组成离子之间的强相互作用是至关重要的，它在一个热工作循环的工作，而耦合到辅助系统必须最小化。
2018-12-03 cond-mat.stat-mech quant-ph
Interaction enhanced quantum heat engine
研究了一个最小量子奥托热机，其中的工作介质是一个谐振子阱中的相互作用少体系统。这允许我们将交互强度视为工作冲程期间的附加可调参数。我们计算的优点，这台发动机作为一个函数的温度，并清楚地显示在哪些参数制度的相互作用，协助发动机的性能。我们还研究了有限时间动力学和随后的效率和功率之间的权衡，比较相互作用增强的循环与系统保持尺度不变的情况。
2023-02-08 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Coherence in a Quantum Heat Engine
本研究指出量子相干性是量子麦克斯韦妖辅助的量子热机的宝贵资源，重新定义了量子功与热量，证明妖的相干性消耗可提升热机的功与效率，还提出受量子相干性限制的无经典成本通用信息热机，为理解含相干叠加的热力学过程提供新视角。
2019-12-22 cond-mat.stat-mech quant-ph
Experimental investigation of a quantum Otto heat engine with shortcuts to adiabaticity implemented using counter-adiabatic driving
本文在NMR量子处理器上实验实现了基于反绝热驱动绝热捷径的量子奥托热机，通过纳入捷径成本的两种效率度量，证明其性能显著优于非绝热热机。
2024-12-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Exotic properties and optimal control of quantum heat engine
研究了一种特定类型的量子热机。该发动机包含一个单一的粒子限制在无限的方势阱与可变宽度，并由三个过程：等能过程（没有经典的类似物），以及等温和绝热过程。结果表明，该发动机具有奇异的性能。当发动机的膨胀比被适当地设定时，效率取最大值，此外，温度越低，最大效率变得越高，这突出了量子效应对热力学的影响的方面。一个评论也提出了这个引擎的卡诺的相关性。
2016-03-16 cond-mat.stat-mech quant-ph
Experimental characterization of a spin quantum heat engine
小量子系统热力学的发展设想了非经典热机。在这种情况下，能量涨落在描述不可逆性中起着重要作用。基于自旋1/2系统和核磁共振技术，我们在实验上实现了一个量子热机。在显微镜尺度的不可逆性的充分特点是与工作和热流的能量波动的评估。我们还研究了有限时间内与熵产生有关的效率滞后。所实现的热机在热波动和量子波动（与瞬时能量本征态之间的跃迁相关联）都与其描述相关的情况下操作。以最大功率执行量子奥托循环，概念验证量子热机能够达到非常接近其热力学极限（$η=44$ %）的功提取效率（$η\approx42$ %）。
2019-09-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
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
Realization of a coupled-mode heat engine with cavity-mediated nanoresonators
本文报道了一个在双膜中间腔光机系统中的耦合模热机的实验演示。利用腔介导的强耦合纳米谐振器的简正模作为工作介质，通过在两个声子热库之间提取功来实现奥托循环。热机性能的特点是在正常模式和裸模式图片，这表明，在热力学循环中的两个膜的相关性起着重要的作用。此外，直双纳米机械发动机是通过工程的正常模式和操作两个气缸异相。我们的研究结果表明，在腔光机系统中的第一次基本类的热机，并提供了一个新的平台，研究热机的相互作用的子系统在小尺度的可控性和可扩展性。
2021-10-25 cond-mat.stat-mech physics.optics quant-ph
Nonequilibrium fluctuations in quantum heat engines: Theory, example, and possible solid state experiments
研究了量子热机中的随机能量交换。由于微观可逆性，这些服从波动关系，称为热机波动关系，这意味着卡诺界限：没有机器可以有效率大于卡诺效率。量子热机的随机热力学（包括热和功的联合统计和效率的统计）通过最优双量子位热机来说明，其中每个量子位耦合到热浴，并且双量子位门确定两个量子位之间的能量交换。我们讨论了可能的固态实现库珀对盒和通量量子比特，量子门操作，和快速量热片上测量的单个随机事件。
2014-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Abstract models for heat engines
回顾了热机的三种抽象模型，包括热物理教科书中的经典抽象模型、有限时间热机的初级抽象模型和有限时间热机的精细抽象模型。有限时间热力学文献中热机的详细模型可以映射为精化的抽象模型。最后展望了基于精化抽象模型的未来发展。
2020-10-12 cond-mat.stat-mech
Experimental demonstration of quantum effects in the operation of microscopic heat engines
热机是从热源中提取有用功的机器，是经典热力学的基本理论结构和基本应用之一。热机的经典描述不包括其微观自由度的相干性。相比之下，量子热机的内部状态可能具有相干性。虽然卡诺效率不能被超越，并且相干性在某些条件下可能会降低性能，但最近预测，即使仅使用热资源，内部相干性也可以使量子热机能够产生比使用相同资源的任何经典热机更多的功率。因此，这种功率提升构成了量子热力学特征。它也已被证明，相干的存在下的结果在热力学等效的不同的量子热机类型，没有经典的对应效果。最近已经用捕获的离子实现了微观热机，并且已经提出了使用超导电路和光学机械的热机的建议。然而，当使用标准热浴操作时，迄今为止实现的机器在其热力学量中没有表现出任何固有的量子特征。在这里，我们实现了两种类型的量子热机通过使用金刚石中的氮空位中心的系综，并实验证明了相干功率提升和不同的热机类型的等效性。这是第一次在热机中观察到量子热力学特征。
2018-01-05 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph quant-ph
Irreversible efficiency and Carnot theorem for heat engines operating with multiple heat baths in linear response regime
卡诺定理是热力学第二定律的一种表述，它为在两个热浴之间运行的热机的效率设定了一个基本的上限。卡诺定理可以用更一般化的形式来表述，用于在多个热浴中操作的热机，其中最大效率是在两个热浴之间准静态地操作的可逆热机实现的。在这项研究中，我们确定了热机的不可逆效率与多个热浴在线性响应制度，即，在小的温差和控制参数的缓慢变化下，通过量化不可逆操作的耗散的影响。由于所得结果是基于线性响应理论的普遍框架中的线性响应关系和涨落耗散定理，因而对线性响应区的不可逆热机具有广泛的适用性。
2022-06-02 cond-mat.stat-mech
Effect of finite-size heat source's heat capacity on the efficiency of heat engine
用于输出有用功的热机具有重要的实际意义，它一般在无限大的恒温热浴之间运行。本文研究了在两个具有初始温差的有限热源之间运行的热机的效率。由于热源的热容量有限，这种热机的总输出功是有限的。研究了准静态极限下不同热源热容特性对热机最大做功效率的影响。此外，我们还研究了有限时间内发动机的效率，发现效率遵循$η=η_{\mathrm{C}}/4+O\left(η_{\mathrm{C}}^{2}\right)$的简单普适性。值得注意的是，当热源的热容为负时，如黑洞，我们表明，热机效率在操作过程中可以超过卡诺效率所确定的热源的初始温度。进一步论证了初始温差为零的两个黑洞之间的热机可以由能量涨落驱动。证明了相应的EMW为$μ=\left(2-\sqrt{2}\right)/2\approx0.29$，它是S. W.霍金
2019-10-30 cond-mat.stat-mech gr-qc physics.class-ph
Work Output and Efficiency at Maximum Power of Linear Irreversible Heat Engines Operating with a Finite-Sized Heat Source
我们制定的线性不可逆热机之间的有限大小的热热源和无限大小的冷热源工作，直到整个系统达到最终的热平衡状态与均匀的温度的功输出和效率。证明了在紧耦合条件下，当热机以最大功率工作时，无热漏时，输出功仅为（火用）的一半，即从热源中提取的最大可用功。因此，相应的效率也是其准静态对应物的一半。
2014-05-02 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics of the mesoscopic thermoelectric heat engine beyond the linear-response regime
介观热电热机作为一种能够高效利用传统热机无法利用的废热的装置而备受期待。然而，该发动机中热流的推导似乎要么不通用，要么描述得过于简单，甚至在某些情况下是不合适的。在本文中，我们给出了一个明确的推导出的热流的发动机与适当的假设超出了线性响应制度。它解决了在线性响应区域中热流定义的混乱。在验证了我们可以构造与循环热机相同的形式之后，我们发现了Landauer-Büttiker形式中的两个有趣的结果：介观热电热机的效率达到卡诺效率当且仅当传输概率在特定能量处是有限的，否则为零;传输概率的么正性保证了热力学第二定律，从而使Benenti等人的理论失效。的论点，在线性响应制度，人们可以获得有限的权力与卡诺效率下的时间反演对称性破缺。这些结果说明了量子力学如何约束热力学。
2015-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Coherence enhanced quantum-dot heat engine
我们表明，量子相干性可以提高性能的连续量子热机在Lindblad描述。研究了由简并双量子点耦合到两个热浴中构成的粒子交换量子热机的稳态解，其中由于弛豫通道之间的干涉可能导致量子相干性.我们发现，当量子点和两个池之间的耦合构型的对称性被破坏时，非线性响应区域的相干性可以提高发动机的功率。在对称的情况下，相干性不能保持在稳态，除了最大干涉简并的情况下，初始条件依赖的多个稳态出现与暗态。
2021-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Attainability of maximum work and the reversible efficiency from minimally nonlinear irreversible heat engines
我们使用不可逆热力学的一般公式和研究的最小非线性不可逆模型的热机之间运行的时变热热源的有限大小和冷热源的无限大小。在紧耦合条件下，即系统与热源之间无热漏的条件下，得到了最小非线性不可逆热机的最优效率达到可逆效率的判据。假定热库向冷库的传热速率服从傅立叶定律，讨论了在有限时间内有限功率下获得可逆效率的物理条件。在非紧耦合条件下，计算了最小非线性不可逆热机的最大功率效率。
2018-11-26 cond-mat.stat-mech
Quantum jump approach to microscopic heat engines
现代技术很快就可以通过计算工作系统发射和吸收的光子来研究量子热机的运行周期。使用量子跳跃方法的开放系统动力学，我们表明，这样的实验将提供一组可观测值，确定在有限时间发动机循环的功率和效率之间的权衡。通过分析热产生和熵产生等热力学通量的单跳统计量，得到了一族关于微观热机功率的一般界。我们的新边界统一了两个早期的结果，并承认一个透明的物理解释单光子测量。此外，这些界限证实，驱动诱导的相干性导致耗散的增加，抑制了慢驱动的量子引擎在弱耦合制度的效率。基于超导量子比特的纳米级热机是一个实验相关的例子，也是我们理论发展的指导范式。
2020-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Single ion heat engine with maximum efficiency at maximum power
提出了一种单离子纳米热机的实验方案。奥托循环可以通过将离子限制在具有锥形几何形状的线性保罗阱中并将其耦合到工程化的激光储存器来实现。最大功率下的量子效率在不同的制度解析确定。此外，蒙特卡罗模拟的发动机进行，证明其可行性和它的能力，在现实条件下的最大效率为30%。
2012-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Information Arbitrage in Bipartite Heat Engines
研究二部热机与信息引擎的等价性，证明二部热机需作为信息引擎才能输出净功，而信息引擎需作为热机才能提取超额功，为纳米机器设计提供原则。
2024-04-04 cond-mat.stat-mech
Quantum heat engines with multiferroic working substance
本文综述了量子热力学和量子热机领域的最新进展。一个特别强调的是把有限时间量子周期和绝热捷径的可能性。我们详细讨论了特定的量子热机与多铁性工作物质。
2017-03-02 cond-mat.stat-mech
An endoreversible quantum heat engine driven by atomic collisions
量子热机受到与其离散能谱相关的量子涨落的影响。这样的波动对量子引擎在微观领域的可靠运行提出了质疑。我们在超冷的铷浴中实现了铯杂质大准自旋态的内可逆量子奥托循环。内可逆机器是内部可逆的，不可逆损失仅通过热接触发生。我们采用量子控制的机器和浴，以抑制内部耗散和调节方向的热传递，发生通过非弹性自旋交换碰撞。此外，我们还使用单个原子的全计数统计来监测单量子水平上发动机和浴槽之间的热交换，并评估功率输出的平均值和方差。我们优化了量子引擎的性能以及稳定性，实现了高效率，大功率输出和小功率输出波动。
2020-09-23 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamic Geometry of Microscopic Heat Engines
我们开发了一个几何框架来描述由缓慢的周期性温度变化和机械控制参数的调制驱动的微观热机的热力学。涵盖经典和量子制度，我们的方法揭示了一个普遍的效率和功率之间的权衡关系，仅从几何参数，并持有任何物理一致的微观动力学。专注于Lindblad动力学，我们得出的第二个界限表明，作为一个真正的量子效应的一致性不可避免地降低了性能的缓慢发动机循环，无论驱动振幅。为了证明我们的结果的实际适用性，我们制定了一个单量子位的热机，这是在当前的固态技术的范围内的例子。
2019-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Experimental characterization of autonomous heat engine based on minimal dynamical-system model
自主式热机是一种利用非平衡流进行操作的自主非平衡系统（如生物细胞）的模型系统。由于卡诺热机对平衡态热力学的贡献是本质性的，因此自主热机有望在构建非平衡态热力学的挑战中发挥关键作用。然而，发动机的高度复杂性，涉及热，气流和力学之间的复杂耦合，阻碍了简单的建模。在这里，我们的实验特点的非平衡动力学和热力学的低温差斯特林发动机，这是一个模型自主热机。我们的实验表明，核心发动机动力学定量描述的最小动力学模型只有两个自由度。该模型提出了一个新的概念，说明了发动机作为一个由热力学力驱动的热力学钟摆。这一工作为从简单动力学系统出发研究自治系统的非平衡态热力学开辟了一条新途径。
2020-04-23 cond-mat.stat-mech
Optimizations of Multilevel Quantum Heat Engine with N Noninteracting Fermions Based on Lenoir Cycle
本文研究了在由多层无限深势方阱中的$N$非相互作用费米子组成的量子动力学场中的热机优化问题。费米子作为发动机的工作物质，每个粒子嵌套在不同的能量水平上。通过对量子热机模型的物理参数分析，导出了热机模型的最优性质，对量子热机模型进行了优化。我们研究的模型由一个高能热浴和一个低能沉浴组成。在这两个热源之间发生热漏，将使量子热机模型的效率退化。随着漏热常数的增大，退化程度增大。我们还获得了无量纲功率与发动机效率的循环曲线，其中效率明显受到热泄漏的影响，但与功率输出相反。从曲线上可以看出，随着压缩比的提高，有泄漏的发动机的效率将回到零。最后，我们检查了具有不同水平热漏的每个模型的克劳修斯关系。我们发现，泄漏的模型有一个可逆的过程，对特定的压缩比的每一个变化的热泄漏。然而，由于可逆点之后的$\oint dQ/E>0$，即违反克劳修斯关系，压缩比具有限制。
2022-02-20 cond-mat.stat-mech
Energetics of a simple microscopic heat engine
我们模拟一个微观热机作为一个粒子跳跃的一维晶格在一个周期性的电势，有或没有负载，辅助的热踢，它从交替放置的热和冷的热浴。我们找到了解析表达式的电流和热流率时，发动机工作在稳态。三个区域被确定为模型作为一个热机或作为一个冰箱或两者都不。在准静态极限下，发动机的效率和制冷机的性能系数分别接近卡诺发动机和卡诺制冷机。我们调查效率的发动机在两个操作条件下（在最大功率和最佳值的能量和时间），并比较它们与内可逆和卡诺发动机。
2005-03-23 cond-mat.stat-mech
An all-optical nanomechanical heat engine
我们提出并从理论上研究了一种纳米机械热机。我们展示了如何悬浮的纳米粒子在谐波光阱内的光学腔可以用来实现斯特林循环中的欠阻尼制度。全光学方法可以快速灵活地控制所有的物理参数，有效地优化发动机的性能。我们开发了一个系统的优化程序，以确定最佳的驱动协议。我们进一步进行数值模拟与现实的参数和评估的最大功率和相应的效率。
2014-08-20 cond-mat.stat-mech physics.optics quant-ph
Fluctuation Relation for Heat Engines
我们推导出确切的等式，称为波动关系的热机（FRHE），涉及统计的热量提取的两个热浴和工作的热机操作的每一个周期。经典热力学的卡诺不等式是FRHE的直接结果。
2011-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
The Brownian gyrator: a minimal heat engine on the nano-scale
一个布朗粒子移动的影响下，从两个不同的热浴的耗散和热噪声的通用潜在的最小值附近被示出作为一个最小的热机，产生一个系统的扭矩到物理对象的潜在的起源和相反的扭矩到介质产生的耗散。
2007-10-19 cond-mat.stat-mech
Optimization of a class of heat engines with explicit solution
分析了一类由半直线（$0<x<+\infty$）中定义的含时势循环驱动的随机热机。对于这样的发动机，它们的大部分物理量都可以显式地获得，包括热机的熵和内能，以及在有限时间间隔内输出的功（功率）和与环境的热交换。提出了一种基于外势的优化方法，以减少{ \it不可逆}功，提高能量效率。在此基础上，计算了效率$η^*$及其在最大功率下的具体值$η^*_{\rm EMP}$，并作了简要讨论。
2020-02-15 cond-mat.stat-mech
Exactly solvable model of a passive Brownian heat engine and its comparison with active engines
我们使用不同的单粒子随机模型对被动和主动微型热机进行了广泛的分析。利用随机热力学，我们计算了被动和主动布朗热机的热力学功，热量，熵产生和效率的解析以及数值和比较他们。我们运行的热机的协议，平均热力学量计算精确的任意周期时间。我们还讨论了组的协议，可以做精确的非准静态计算，完全在被动发动机的情况下，部分在主动发动机。我们得到详细的非准静态（即强大的）单粒子微型热机的热力学。结果的准静态（即零功率）极限是通过长（无限）周期时间获得的。我们还研究了被动和主动发动机中受限粒子的位置分布。我们比较他们的特性的参数，测量在粒子的位置（由于主动噪声）和谐波约束的主动持久性之间的竞争。我们还计算了多余的峰度，以衡量这些分布的非高斯性。我们的分析表明，这种热机的效率可以提高或降低，这取决于模型中存在的活动。
2022-06-19 cond-mat.stat-mech
Constitutive Relation for Nonlinear Response and Universality of Efficiency at Maximum Power for Tight-Coupling Heat Engines
通过推广非线性不可逆热力学，我们对非平衡热机提出了一个统一的观点。对于紧耦合热机，从对称性论证和失速条件出发，导出了精确到二次阶的一般非线性本构关系。通过将这种一般的非线性本构关系应用于有限时间热力学，我们得到了最大功率效率普适性的充要条件，其中指出，一个紧密的-耦合热机在最大功率下的效率达到二次阶，当且仅当热机与两个热源对称地相互作用，或者流经热机的基本热能与热源的能量匹配时，发动机的特征能量。结果，我们解决了以下悖论：一方面，紧耦合热机最大功率效率的泛二次项被证明是对称性的结果[M。Esposito，K. Lindenberg和C. Van den Broeck，Phys. Rev. Lett. 102，130602（2009）; S. Q. Sheng和Z. C. Tu，Phys.Rev.E89，012129（2014）];另一方面，两种典型的热机，包括Curzon-Ahlborn内可逆热机[F. L. Curzon和B.阿尔博恩43，22（1975）]和费曼棘轮[Z. C. Tu，J.Phys.A41，312003（2008）]恢复了最大功率下的通用效率，而不管任何对称性。
2015-01-17 cond-mat.stat-mech
A stochastic heat engine driven using a nonlinear protocol
本文提出一种受工程化快速平衡方法启发的非线性协议，用于驱动被动和主动环境中的斯特林热机，显著提升短时间尺度下的效率，并能在强活性条件下将热泵式运行转变为真正的热机。
2025-09-19 cond-mat.stat-mech
Bounds of efficiency at maximum power for linear, superlinear and sublinear irreversible Carnot-like heat engines
基于弱内可逆假设和唯象不可逆热力学，研究了不可逆类卡诺热机的最大功率效率。结果表明，对于最大功率工作的热机，弱内可逆假设可以退化为传统假设。根据传热率与热力学力之间本构关系的不同特点，类卡诺热机可分为线性、超线性和次线性三类。证明了类卡诺热机的电磁脉冲在线性型时分别有界于$η_C/2$和$η_C/(2-η_C)$之间，在超线性型时分别有界于0和$η_C/(2-η_C)$之间，在次线性型时分别有界于$η_C/2$和$η_C$之间，其中$η_C$是卡诺效率.
2012-04-20 cond-mat.stat-mech
Carnot heat engine efficiency with a paramagnetic gas
考虑理想顺磁介质，本文推导了以顺磁气体为工质的卡诺热机的热效率表达式。我们发现，在理想气体，光子气体和可变Chaubergin气体中，效率取决于卡诺循环的最高和最低温度的限制。
2019-05-15 cond-mat.stat-mech
Efficiency at maximum power: An analytically solvable model for stochastic heat engines
在有限时间热力学框架下研究了一类循环布朗热机。对于无限长的循环时间，发动机在卡诺效率极限下工作，但是产生零功率。对于最大功率下的效率，我们发现了一个普遍的表达式，不同于内可逆的Curzon-Ahlborn效率。我们的结果说明了一个简单的一维引擎的工作，并与时间相关的谐波势。
2007-10-22 cond-mat.stat-mech
Geometric Heat Engines Featuring Power that Grows with Efficiency
热力学对热机的效率有限制，但对它们的输出功率或功率和效率如何随发动机的循环时间变化没有限制。在这篇手稿中，我们开发了一个几何描述的功率和效率作为循环时间的函数，适用于一类重要的热机模型。该几何描述用于设计在快速驱动极限下获得最大功率和最大效率的发动机协议。此外，利用这种方法，我们还证明了，没有协议可以精确地达到卡诺效率在非零功率。
2016-02-23 cond-mat.stat-mech
Hierarchical Onsager symmetries in adiabatically driven linear irreversible heat engines
在现有的线性响应理论的气动驱动的循环热机，Onsager对称性，确定只有现象，和全局和局部Onsager系数之间的关系，定义在一个周期，并在任何时刻的一个周期，分别没有得出。为了解决这一问题，我们发展了一个线性响应理论的速度，在一般高斯热机服从福克-普朗克动力学的参数和温度的变化。我们建立了一个层次关系的全局线性响应关系，定义在一个周期的热机，和本地的，定义在任何时刻的周期。这就产生了一个详细的表达式的全球Onsager系数的局部Onsager系数。此外，我们推导出的效率界，这是更严格的卡诺界，为气动驱动的线性不可逆热机的基础上详细的全球Onsager系数。最后，我们使用最简单的随机布朗热机模型演示了该理论的应用。
2021-05-16 cond-mat.stat-mech
Efficiency at the maximum power of the power law dissipative Carnot-like Heat engines with non-adiabatic dissipation
研究了有限时间内非绝热耗散（有限时间绝热过程中的内耗散摩擦）卡诺型热机在幂律耗散状态下的最大功率效率。我们发现非绝热耗散不影响广义耗散类卡诺热机在最大功率时效率的最小和最大界。
2019-12-05 cond-mat.stat-mech
Maximum efficiency of steady-state heat engines at arbitrary power
本文讨论由两个热源维持的非平衡稳态状态下热机的效率。在线性不可逆热力学的一般框架内，我们推导出一个通用的上限的效率的发动机在任意固定的功率。此外，我们表明，稍微降低功率低于其最大值可以导致显着的效率增益。所提出的分析产生的精确表达式，这个增益和相应的上限。
2016-05-10 cond-mat.stat-mech
Optimal control theory for maximum power of Brownian heat engines
该研究运用最优控制理论，确定了通用阻尼情形下布朗热机的最优循环结构，填补了过阻尼与欠阻尼极限间的研究空白，还明确了实现最大功率的合适摩擦系数，为高性能布朗热机实验研发提供参考。
2024-10-30 cond-mat.stat-mech
Dissipative heat engine is thermodynamically inconsistent
考虑了基于卡诺循环运行的热机，其中所执行的机械功在较暖等温线的温度下在发动机内耗散，并且所产生的热与外部热输入一起被添加到发动机。发动机每个循环所作的功增加了，但损失了前一个循环所消耗的功。结果表明，这样一个耗散的热机是热力学不一致的违反热力学第一和第二热力学定律。现有的采用耗散热机概念的物理模型，特别是飓风发展的热机模型，在物理上是无效的。
2009-10-05 cond-mat.stat-mech physics.ao-ph physics.class-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
Second moments of work and heat for a single particle stochastic heat engine in a breathing harmonic potential
本文考虑一个简单的随机热机模型，它由一个在一维周期呼吸谐振势中运动的布朗粒子组成。假设过阻尼限值。以积分的形式得到了热功二阶矩（方差和协方差）的表达式，其被积函数包含满足一定微分方程的函数。准静态极限的结果是热浴和冷浴温度的简单函数。工作的变异系数建议给出一个近似的概率工作超过一定的阈值。在推导过程中，我们得到了累积量母函数的表达式。
2022-02-03 cond-mat.stat-mech
Fluctuations in heat engines
在热力学的黎明，卡诺的限制效率的热机刺激制定的最普遍的物理原则之一，热力学第二定律。近年来，热机领域获得了一个新的转折，由于巨大的努力，开发和描述微观机器的基础上系统小到单个原子。在微观尺度上，涨落是动力学和热力学变量（如功和热涨落）的固有组成部分。第二定律的新的概率公式暗示了小热机的波动输出功率和效率的一般对称性和限制。对它们的完全理解是否会引发一场类似于第二定律发现的革命？在这里，我们审查已知的一般结果有关的波动，在性能的小型热机。为了使讨论更加透明，我们说明了关于精确可解模型的主要抽象发现，并为该领域的新手提供了全面的理论介绍。
2021-12-09 cond-mat.stat-mech
