Complete population inversion of Bose particles by an adiabatic cycle
我们表明，绝热循环激发了限制在一维盒子中的玻色粒子。在绝热循环期间，施加由$δ$形势描述的壁，并且其强度和位置缓慢变化。当系统初始处于基态，即零温度平衡态时，绝热循环使所有玻色子进入第一个激发的单粒子态，使系统处于非平衡态。在循环过程中吸收的能量与玻色子的数量成正比。
2016-03-16 cond-mat.quant-gas 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
A topological formulation for exotic quantum holonomy
参数沿封闭路径的绝热变化可以互换封闭量子系统的（准）本征能量和本征空间。这种由绝热循环引起的差异被称为奇异量子完整性，它是几何相位的扩展。“小”绝热循环不引起特征空间的变化，而一些“大”绝热循环交换特征空间。我们解释的拓扑制定的特征空间anholonomy，同伦等价精确区分较大的周期从较小的。解释了两级系统的应用。我们还研究了循环，涉及绝热演化跨越一个确切的交叉，和非绝热演化跨越避免交叉。后者是奇异量子完整性的一个非绝热例子。
2015-07-10 math-ph math.MP quant-ph
On adiabatic cycles of quantum spin systems
受Kitaev提出的唯一带隙基态的$Ω$-谱方案的启发，我们从不同的角度研究了带隙量子自旋系统中的绝热循环。我们给出了几个精确可解的模型在一个和两个空间维度，并讨论如何检测到非平凡的绝热循环。在一维空间中，我们详细研究了矩阵乘积态的绝热循环，证明了对称荷可以作用在矩阵空间上而不改变物理状态，从而导致具有对称荷的非平凡循环.对于一般的空间维数，基于Bockstein同构$H^d(G,U(1)) \cong H^{d+1}(G,\mathbb{Z})$，我们研究了一个绝热循环的群上同调模型，该模型在边界上泵一个周期的保序拓扑相位。结果表明，绝热哈密顿量的空间织构在低一个维度上捕获了一个受保护的拓扑相。
2022-08-25 cond-mat.str-el hep-th quant-ph
Generating nonequilibrium stationary state from ground state condensate through an almost-adiabatic cycle
研究表明，在准一维盒阱中，弱相互作用玻色粒子的基态可以通过绝热循环操作转变为激发定态，这种绝热循环操作涉及到相互作用强度的猝灭：在循环过程中施加一个尖锐的杂质势，并改变其强度，诱导出一个呈现布居数反转的非平衡定态.这个过程是稳健的，因为所得的稳态几乎与循环的细节无关，例如杂质的位置，只要循环离临界区域足够远。粒子数反转失败的情况下，由于强粒子间的相互作用也检查。
2019-12-10 cond-mat.quant-gas 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
Adiabatic excitation of a confined particle in one dimension with a variable infinitely sharp wall
结果表明，绝热循环激发量子粒子，这是被限制在一个一维区域，最初是在一个本征态。在循环期间，施加无限尖锐的壁，并改变其强度和位置。循环完成后，粒子的状态到达另一个本征态。它还表明，我们可以通过选择循环的参数来改变最终的绝热状态。通过这些绝热循环的组合，我们可以连接任意一对本征态。因此，这些循环可以被认为是绝热激发的基础。一个详细的参数提供的情况下，粒子被限制在一个无限大的正方形井。这是哈密尔顿系统中奇异量子完整性的一个例子。
2016-03-16 quant-ph
More bang for your buck: Towards super-adiabatic quantum engines
循环的可逆性质是基于理想准静态动力学假设的理想化。作为这个假设的结果，理想的发动机以最大效率运行，但具有零功率。另一方面，现实的发动机在有限时间内运行，本质上是不可逆的，这意味着在短循环时间内的摩擦效应。工程目标是找到在最大可能功率下允许的最大效率。在当前的技术时代，随着我们在纳米级及更高级别上操纵设备的能力，人们必须了解在量子力学水平上运行的引擎的后果。在这一领域，人们无法避免量子和热涨落的出现，它们极大地改变了循环的能量学。最近，已经表明量子系统的哈密顿量可以通过非绝热捷径以模拟绝热过程的方式被操纵。大量的实验进展已经在实验室中证明了其中的几个建议。在本文中，我们表明，通过利用量子发动机循环中绝热性的捷径，人们可以设计一个在有限功率和零摩擦下工作的循环。我们的研究结果阐明使用谐振子经历量子奥托循环。
2013-05-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
Spin quantum heat engines with shortcuts to adiabaticity
考虑了以单自旋和双自旋$1/2$系统为工作介质的有限时间量子Otto循环。为了在有限时间内模拟绝热动力学，我们采用了一种捷径绝热技术，并评估了发动机的性能，包括成本的捷径。我们比较我们的结果与真实的绝热和非绝热性能相同的循环。我们的研究结果清楚地表明，使用捷径绝热方案显着提高量子奥托发动机的性能相比，其绝热和非绝热对应的不同的品质因数。
2019-03-06 cond-mat.stat-mech quant-ph
Adiabatic Otto-like quantum thermodynamical cycle in the non-quasi-static regime
Universidad Carlos III de Madrid（马德里卡洛斯三世大学）
该研究提出一种非准静态下的有限时间类奥托量子热力学循环，通过 Lewis-Riesenfeld 不变表象规避非绝热布居问题，可在囚禁离子系统中实验实现，区分了绝热操作与准静态驱动。
2026-08-28 cond-mat.stat-mech physics.atom-ph quant-ph
Scaling-up quantum heat engines efficiently via shortcuts to adiabaticity
使用单个粒子作为工作介质的量子热机的有限时间操作通常以引起降低循环效率的摩擦为代价来增加输出功率。我们建议扩大量子热机利用多粒子工作介质结合使用绝热性的捷径，以提高非绝热性能，通过消除量子摩擦和减少循环时间。为此，我们首先分析了有限时间热力学的量子奥托循环实现与量子流体限制在一个含时谐波陷阱。我们表明，非绝热效应可以控制和定制，以匹配绝热性能使用各种快捷方式绝热。因此，按比例放大的多粒子量子热机的非绝热动力学表现出没有摩擦，并且循环可以以最大效率运行，输出功率可调。我们证明了我们的结果与工作介质组成的粒子与平方反比成对相互作用，其中包括非相互作用和硬核玻色子作为限制情况。
2016-11-29 math-ph math.MP physics.atom-ph
Non-Hermitian heat engine with all-quantum-adiabatic-process cycle
量子热机是一种量子器件，它可以用厄米哈密顿量来描述，但由于它是一个开放系统，在量子力学的背景下，只能唯象地引入贮库，而不能进行任何描述。一个非厄米特系统被期望描述一个开放的系统，它与外部储存器交换能量和粒子。相应地，在量子力学的背景下，这种交换可以是绝热的。我们首先通过一个具体的简单二能级系统提出了一个非厄米量子HE，该系统是一个S = 1/2的自旋在一个复杂的外部磁场。非厄米PT对称哈密顿量是一个完备的哈密顿量，它既描述了工作介质，又描述了储层。热机循环由完全量子绝热过程组成。令人惊讶的是，获得的热效率是相同的厄米量子奥托循环。一个经典的类似物，这个计划也提出。我们的发现为揭示非厄米哈密顿量在物理学中的作用铺平了道路。
2016-11-02 quant-ph
Adiabatic steering and determination of dephasing rates in double dot qubits
提出了一种利用相干微波脉冲在双量子点中制备任意叠加量子态的方案。求解运动方程的点密度矩阵，我们发现，这种叠加的失相率可以定量推断从额外的电子电流脉冲，出现由于可控击穿的相干布居陷阱的点。
2001-04-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Oscillating potential well in complex plane and the adiabatic theorem
在慢变化势阱$V(x,t)=V(x-x_0(εt))$中的量子粒子，以慢频率$ε$在时间上周期性地振动，提供了一个重要的量子力学系统，其中绝热定理不能预测在比$ \sim 1 / ε$更长的时间尺度上的渐近动力学。具体地说，我们考虑一个双阱势$V(x)$维持两个束缚态的频率间隔为$ω_0$，并在复平面上的振动。假设两个不同的空间位移$x_0(t)$：实空间位移$x_0(εt)=A \sin (εt)$，对应于普通的厄米特振动，和复一个$x_0(εt)=A-A \exp( -i εt)$，对应于非厄米特振动。当粒子最初准备在基态的势阱，击穿的绝热演化被发现为厄米和非厄米振荡的振荡频率$ε$接近$ω_0$的奇共振。然而，在这两种情况下，一个不同的物理机制的非绝热转变。对于厄米振荡，避免交叉的准能量观察到在奇共振和非绝热跃迁之间的两个束缚态，导致拉比flopping，可以解释为一个多光子共振过程。对于复振荡势阱，绝热性的破坏是由于在准能量交叉处出现Floquet例外点引起的。
2017-10-12 quant-ph
Irreversible Work and Internal Friction in a Quantum Otto Cycle of a Single Arbitrary Spin
我们提出了一个任意驱动的自旋作为工作流体的量子奥托循环存在的内部摩擦。详细分析了不同控制场分布产生的循环绝热分支的总分配时间对可提取功和热效率的影响。内耗以超额熵产生为特征，并通过量子相对熵研究实际么正过程与无限长么正过程的接近程度来定量确定。研究发现，非理想的有限时间绝热变换对量子热机的功输出和热效率有负面影响。阐明了系统的功输出、热效率、熵产生和内耗与总绝热时间的非单调关系。我们还发现，在很短的绝热时间内，可以得到几乎无摩擦的小熵产生的绝热变换。
2016-07-01 quant-ph
Performance of shortcut-to-adiabaticity quantum engines
我们考虑一个有限时间内运行的典型量子谐振奥托引擎。我们调查其性能时，捷径绝热技术被用来加快其周期。我们通过明确考虑捷径驾驶的能量成本来计算效率和功率。详细分析了反绝热驱动法、局部反绝热驱动法和逆向工程法三种不同的快捷方法。我们证明，这三者都可以同时提高快速循环的效率和功率，从而优于传统的热机。
2017-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
The quantum Otto cycle in a superconducting cavity in the non-adiabatic regime
我们分析了量子奥托循环应用于超导腔的效率。我们认为它的描述在一个完整的量子标量场在一个一维腔与时间相关的边界条件，可以外部控制执行和提取工作的系统酉。我们研究的性能，这台机器时，作为一个热机以及制冷机。结果表明，在非绝热状态下，量子循环的效率受到动态Casimir效应的影响，该效应引起一种量子摩擦，降低了效率。我们还发现了一些参数区域，在这些参数区域中，这种效应非常强烈，以至于机器不再能作为发动机工作，因为产生的功完全被量子摩擦消耗掉了。然而，这种效果可以避免一些特定的时间演化的边界条件，不改变腔中的模式的占用数，从而导致一个高度提高的效率。
2021-11-30 hep-th quant-ph
Non-adiabatic extension of the Zak phase and charge pumping in the Rice--Mele model
本文利用Landau-Zener（LZ）跃迁方法研究了Rice-Mele模型中Zak相的弱非绝热效应和拓扑电荷泵效应。非绝热效应是制定使用LZ传输矩阵。有效低带波函数通过两个避免出现在两带瞬时能谱中的交叉点来拾取Stokes相位以及通常的动力学相位。上带的干涉效应对下带粒子数的衰减行为有决定性的影响。一个非绝热扩展的Zak相，然后可以制定，对应的质心的较低频段的Wannier函数。此外，我们估计的有效性的LZ形式主义和验证的拓扑电荷泵的量子化通过改变扫描速度的故障。
2019-07-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas quant-ph
A Quantum Otto Engine with Shortcuts to Thermalization and Adiabaticity
本研究通过反绝热驱动结合绝热和平衡捷径加速量子谐振子奥托发动机，发现该混合协议在计入驱动成本后仍能提升功率和效率，并在传统循环失效的参数区域恢复正功率输出。
2024-08-25 quant-ph
Bloch vector, disclination and exotic quantum holonomy
本文介绍了一种本征空间非完整性的拓扑公式，其中本征空间是由绝热圈交换的。在二能级系统中的非完整性与布洛赫矢量的指向矢（无头矢量）的向错相一致，这是本征投影的特征。阐明了奇异量子完整性背后的覆盖映射结构以及绝热循环同伦分类的作用。这个配方的扩展到非绝热循环和N-能级系统的概述。
2015-03-27 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Topological Phase Transition in Quantum Heat Engine Cycles
我们探讨了拓扑相变（TPT）的工作和效率的量子热机，它使用单层拓扑绝缘体，锡烯，在外部电场作为工作物质的签名。电场的大小控制锡烯的平凡相和拓扑绝缘体相。我们调查的TPT的影响，在两种类型的热力学循环，有和没有绝热阶段。对于绝热情形，我们考察了量子奥托循环。我们发现，在临界点的TPT无论是功和效率图相对于电场的强度表现出扭结。对于非绝热情形，我们考虑一个理想化的斯特林型循环，其中包含两个等温过程和两个等电过程。我们发现没有签名的TPT，除非引入一个电压偏置，以限制所涉及的能带的费米能级以上的电子流形。在这种情况下，在临界点之上或之下，功和效率都变为零，这取决于等电位级中电场的相对大小。
2018-11-23 cond-mat.stat-mech quant-ph
Topological pumping of edge states via adiabatic passage
在具有非平凡拓扑相位的有限晶体或准晶中，边缘态的拓扑抽运提供了一种强有力的方法来实现强有力的激发转移。在大多数拓扑泵浦方案中，边缘态在绝热循环期间变得离域并浸入连续谱中，需要极慢的演化以避免非绝热效应。本文提出了一种基于边缘态和界面态绝热通过的拓扑泵浦方案，该方案对非绝热效应具有更强的鲁棒性，并避免了在整个绝热循环中态的离域。该方案是考虑绝热通过在一个系统维持两个拓扑保护的边缘状态和一个界面状态，实现了两个二聚Su-Schrieffer-Heeger链与不同的拓扑秩序
2019-04-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optimal Performance of Quantum Refrigerators
研究了往复式量子制冷机，目的是确定制冷到绝对零度的极限。我们发现，如果工作介质的能谱具有一个不可控的差距，那么有一个最低可达到的温度高于零。这种间隙与可忽略的噪声量相结合，防止了在退磁阶段期间的绝热跟随，这是达到$T_c \to 0$的必要条件。该制冷机基于奥托循环，其中工作介质是具有能隙的相互作用自旋系统。对于这个系统，外部控制哈密顿量与内部相互作用不对易。结果，在操作循环的去磁和磁化段期间，系统不能自动地跟随能级的时间变化。我们将非绝热动力学与量子摩擦联系起来。定义了一个绝热测度来表征哈密顿量的变化率。封闭形式的解决方案被发现为一个常数绝热措施的所有周期段。我们已经确定了一个家庭的量化的无摩擦周期增加的周期时间。这些循环使熵产生最小化。这种无摩擦循环能够冷却至$T_c=0$。控制器上的外部噪音消除了这些无摩擦循环。相位和幅度噪声的影响上的退磁和磁化段显式推导。最佳冷却循环进行了广泛的数值研究表明，在足够低的温度下，噪声总是占主导地位，限制最低温度。
2009-09-08 quant-ph
Eigenvalue and eigenspace anholonomies in hierarchical systems
量子系统中参数的绝热循环可以产生量子非完整性，即不仅在态的相位上，而且在本征值和本征态上的非平凡演化。这种奇异的非完整性意味着，即使没有谱简并，绝热循环也会重排本征态。我们证明了一个任意大的由递归延拓产生的量子线路也可以表现出本征值和本征空间的非完整性。
2011-08-18 cond-mat.dis-nn math-ph math.MP
Non-Adiabatic Quantum Optimization for Crossing Quantum Phase Transitions
针对有限时间内多体量子系统基态穿越量子相变时绝热性破坏引发的激发问题，受Kibble-Zurek机制启发分析现有最优控制程序的绝热性时间尺度，提出非绝热量子优化（NAQO）框架，利用Landau-Zener公式并考虑高激发态作用，在多种模型中性能优于现有方法。
2025-02-13 cond-mat.other cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum heat engine based on quantum interferometry: the SU(1,1) Otto cycle
本研究提出一种基于量子奥托循环的SU(1,1)型量子热机，利用SU(1,1)干涉仪的量子计量特性提升绝热冲程中可观测量不确定性的辨别能力，并探讨了其在电路QED平台的应用。
2024-09-24 quant-ph
General description of quasi-adiabatic dynamical phenomena near exceptional points
在非厄米特系统的复杂光谱中出现所谓的例外点，通常与与我们的物理直觉相矛盾的现象有关。特别感兴趣的一个例子是状态交换过程中预测的绝热包围的一个例外点。在这项工作中，我们分析了这一点和相关的过程中的两个耦合振荡器模式的损失或增益的通用系统。我们确定了一个特征的系统演化的准平稳中断的突然的非绝热过渡期间，我们提出了一个定性和定量的描述，这种切换行为的问题连接到的现象的稳定性损失延迟。这种方法使得准确的预测的故障的绝热定理，以及在这种情况下观察到的手征行为的发生，并提供了一个通用的框架来建模和理解准绝热动力学效应在非厄米特系统。
2015-06-23 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Interband Coherence Induced Correction to Adiabatic Pumping in Periodically Driven Systems
周期性驱动可以创造静态系统中不存在的物质的拓扑相。利用封闭系统中随时间演化的波包的位置期望值的位移，研究了周期驱动系统中具有不同Floquet带间相干性的一般初态的一类绝热动力学.在一个对称性假设下，在一个绝热周期的波包中心的位移被发现是由两个组件独立的绝热周期的时间尺度：加权积分的Berry曲率的总和在所有Floquet带，加上带间相干诱导校正。发现的校正是超出了一个天真的应用量子绝热定理，但由于带间相干性在绝热极限生存。因此，我们的理论结果是普遍的兴趣，对量子绝热定理的进一步理解。我们的理论检查使用周期性驱动的超晶格模型与非平凡的拓扑相位。除了探测拓扑相变，绝热动力学研究在这项工作中，现在也预计是有用的表现在Floquet带的代表性的相干性和退相干效应。
2015-03-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Harnessing non-adiabatic excitations promoted by a quantum critical point
由于能隙的闭合，在有限时间内跨越量子临界点挑战绝热条件，这最终导致激发的形成。这种非绝热激发在许多情况下通常被认为是有害的，因此已经提出了几种策略来避免它们的形成。然而，在这里，我们展示了如何控制这些非绝热激发-起源于由于量子临界点的存在而未能满足绝热条件-从而利用它们来有利地执行某些任务。我们专注于封闭循环达到量子临界点的全连接模型分析两个例子。首先，通过接近量子临界点来加载的量子电池，其存储和可提取的工作通过重复循环呈指数级增加。第二，快速制备包含多体纠缠的自旋压缩态的方案。在这两种情况下，相应的品质因数关键取决于普适临界指数和在过渡附近驱动系统的协议的缩放。我们的研究结果突出了量子热力学和计量学与临界非平衡动力学之间的相互作用。
2021-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Breakdown of local convertibility through Majorana modes in a quantum quench
量子态的局域可转换性（local convertibility），用雷尼熵来衡量，是关于一个态是否可以转换成另一个态，只使用局域操作和经典通信。我们发现，在具有猝灭化学势$μ$的一维Kitaev链中，$μ$和$μ+δμ$的状态之间的可转换性依赖于系统的量子相位（$δμ$是微扰）.这类似于考虑基态的绝热情况。具体地说，当淬火系统具有边缘模式和分区的子系统的大小是远远大于相关长度的马约拉纳费米子形成的边缘模式，淬火状态是局部不可转换的。通过分析不同分区下两个子系统之间的相互作用，给出了该结果的物理解释。我们的工作将有助于更好地理解拓扑系统中的多体现象以及Majorana费米子量子计算中的纠缠性质。
2015-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Superadiabatic quantum heat engine with a multiferroic working medium
提出了一种以$\textrm{LiCu}_{2}\textrm{O}_{2}$为手性多铁性工质的量子热力学循环。绝热性的捷径，以实现一个有效的，有限时间的量子热力学循环，这被发现依赖于自旋排序。与手性自旋序相关的出现的电极化的强度，即磁电耦合，使得通过外部电场对自旋序的操纵成为可能，并因此使得周期的电场控制成为可能。由于自旋和电极化的强度之间的固有耦合，循环执行电磁功。我们确定这个工作的均方波动，不可逆的工作，和输出功率的循环。我们观察到，工作的均方波动增加的绝热冲程的持续时间，而不可逆功和输出功率的循环表现出非单调的行为。特别地，不可逆功在量子绝热冲程结束时消失。这一事实证实了循环是可逆的。我们的理论研究结果证明存在一个系统固有的最大输出功率。通过实施Lindblad主方程，我们量化的热弛豫的循环效率的作用。我们还讨论了编码在非共线自旋序中的纠缠作为影响量子热力学循环的资源的作用。
2016-08-05 quant-ph
Quantum Carnot cycle with inner friction
研究了单驱动自旋作为六冲程不可逆量子卡诺循环的工作物质。详细研究了与有限时间绝热变换相关的内摩擦对循环效率和收获功的影响。发现内摩擦显著降低了发动机的功输出和循环效率，使发动机在绝热转变过快时不能作正功。理想的卡诺效率被认为是达到只有准静态变换。循环效率与经典卡诺效率的偏差由效率滞后给出，该效率滞后与由于内摩擦引起的总熵产生直接相关。在循环的弛豫过程中释放的热量与熵产生和内摩擦有关。对标度不变量子工质的结果进行了推广，并讨论了在液态核磁共振装置中实现不可逆量子卡诺循环的可能性。
2020-02-04 quant-ph
Enhanced Excited State Population and Coherence via Adiabatic Tunneling Ionization and Excitation
Kennesaw State University（肯尼索州立大学）
本研究通过绝热隧穿电离和激发方法，显著增强激发态人口和相干性，为强场化学控制和激光应用提供新框架。
2025-05-28 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Generalized energy gap law: An open system dynamics approach to non-adiabatic phenomena in molecules
该研究拓展了经典能隙定律，纳入振动弛豫、退相、辐射损耗等因素，得到普适闭合解析解，明确了不同温度下非辐射速率的正比关系，搭建了多学科交叉的理论桥梁。
2024-05-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Performance bounds of non-adiabatic quantum harmonic Otto engine and refrigerator under a squeezed thermal reservoir
我们分析了量子奥托循环的性能，采用含时谐振子作为工作流体经历突然膨胀和压缩冲程在绝热阶段，耦合到压缩水库。首先，我们表明，我们的发动机可以达到的最大效率只有1/2，这与早期的研究声称单位效率下挤压水库的影响。然后，我们得到解析表达式的上限上的效率以及奥托循环的性能系数。所得到的边界是独立的参数的系统，并仅取决于水库参数。此外，对于热挤压热池，我们得到了满足上界的最大功效率的解析表达式。此外，在存在挤压的冷水库，我们指定的奥托制冷机，否则禁止在标准情况下的操作制度。
2020-06-29 quant-ph
Quantum Hysteresis in Coupled Light-Matter Systems
我们研究了正则光-物质系统的非平衡量子动力学，即Dicke模型，当光-物质相互作用通过量子相变的周期上升和下降时。我们的计算揭示了一组丰富的动力学行为所确定的周期时间，范围从缓慢的，近绝热制度，通过快速，突然淬火制度。随着周期时间的减少，我们发现了一个交叉点，从光和物质之间的量子信息的振荡交换，接近可逆的绝热过程，到产生大的光-物质纠缠值的色散制度。在这项工作中发现的现象在量子控制，量子干涉，以及在量子信息理论的影响。
2016-09-08 cond-mat.quant-gas quant-ph
Otto refrigerator based on a superconducting qubit: classical and quantum performance
我们分析了一种基于超导量子位耦合到两个LC谐振器的量子奥托冰箱，每个LC谐振器包括一个电阻器作为水库。我们发现各种操作制度：近绝热（低驱动频率），理想的奥托循环（中频），和非绝热相干制度（高频）。在近绝热制度，冷却功率是二次的频率，我们发现大大增强的性能系数$ε$，相比，一个理想的奥托循环。与纯经典动力学相比，量子相干效应总是导致冷却功率和$ε$的降低。在非绝热制度，我们观察到强相干振荡的冷却功率作为频率的函数。我们研究了各种驱动波形：与标准正弦驱动相比，具有优化上升和停留时间的截断梯形驱动产生更高的冷却功率和效率。
2017-01-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Pumping in quantum dots and non-Abelian matrix Berry phases
通过精确求解含时薛定谔方程，从非阿贝尔（矩阵）Berry相位的角度研究了量子点中的泵浦。我们的研究结果表明，泵浦电荷是有限矩阵Berry相的存在。当进行连续的绝热循环时，每个循环的泵浦电荷与前一个循环不同。
2008-02-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin Dynamics of CPMG sequence in time-dependent magnetic fields
我们分析了随时间变化的磁场和射频场对Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）序列自旋动力学的影响。该分析是基于一个单一的重聚焦周期的传播的本征模的磁化分解。对于足够缓慢的变化，在外部领域，磁化遵循变化的本征模式。这导致回波幅度随时间显示出规则的调制。更快的场变化可以引起本征模之间的跃迁。这种非绝热行为优先发生在拉莫尔频率与RF频率的特定偏移处，其中本征模式变得几乎退化。我们引入了瞬时绝热参数${\cal A}(t)$，它准确地预测了从绝热到非绝热制度的交叉，并允许场波动的分类。${\cal A}(t)$仅由静态条件下的单个重聚焦循环的性质以及场偏移的瞬时值及其时间导数确定。分析结果与数值模拟进行了比较。
2019-03-19 quant-ph
Improving Performance of Quantum Heat Engines using modified Otto cycle
本文通过在 Otto 循环中引入特定 Hamiltonian 下的自由演化冲程，使系统进入低激发态，从而提升量子热机的吸热量、功输出与效率，并以可积与不可积模型验证了临界点附近的显著改善。
2024-07-05 quant-ph
Nonadiabatic coupled-qubit Otto cycle with bidirectional operation and efficiency gains
我们研究了一个量子奥托循环，它使用一个2量子比特的工作物质，其哈密顿量在酉冲程期间的不同时间不会与自身交换。我们调查如何周期响应量子绝热性的损失时，这些中风操作与有限的持续时间。我们发现，定性的功能，如反向旋转循环操作的可能性，作为热机，或循环效率，可以增加浴之间的温差的降低，甚至是弹性的高度非绝热冲程。然而，循环效率迅速下降，虽然它仍然可以保持在标准奥托值以上的小程度的量子nonadiabaticity。
2022-04-30 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Signatures in the Quantum Carnot Cycle
卡诺循环结合了可逆的等温和绝热冲程以获得最佳效率，代价是功率输出消失。量子卡诺模拟周期的构造和解决，不可逆地在非零功率操作。快速热化得到的等温线利用一个快捷的平衡协议，并采用无摩擦酉快捷键的martraats。在这项研究中的工作介质是由一个粒子在一个驱动的谐波陷阱。对于这个系统，我们解决了动力学采用广义正则态。这样的描述包含了能量和相干性的变化。这允许比较三种类型的卡诺模拟循环，卡诺捷径，内切捷径和内切全局。卡诺捷径引擎展示了功率和效率之间的权衡。它具有最大的功率，最小的循环时间，它成为一个散热器，并为发散的循环时间接近理想的卡诺效率。循环的不可逆性来自非绝热驱动，它产生相干性。为了研究连贯性的作用，我们比较了快捷循环的性能，其中连贯性仅限于笔画的内部，与连贯性永远不会消失的内全局循环。Endo-global引擎在短周期时间内表现出量子签名，表现为正功率输出，而捷径周期成为耗散子。如果监测能量，测量的反向作用会导致失相，功率终止。
2019-09-11 quant-ph
Quantum engine based on general measurements
在这项工作中，我们介绍了一个三冲程的量子发动机与一个单量子比特的工作物质，其周期由两个冲程组成，由于执行两个不同的一般量子测量，它是通过与有限温度的热库接触的热化完成的。结果表明，能量通过第一测量通道输入发动机，功（有效能）通过第二测量通道以无摩擦等熵方式从发动机中提取。结果表明，该发动机具有理想的效率。在继续，我们配备了两个额外的绝热冲程的发动机循环。如图所示，循环中绝热冲程的存在为发动机的参数化效率范围提供了改进的下限。
2020-08-07 quant-ph
Controlled Flow of Spin-Entangled Electrons via Adiabatic Quantum Pumping
提出了一种利用绝热量子抽运动态产生和控制自旋纠缠电子流的方法。泵浦周期的功能由定域两体相互作用的周期性时间变化。由于传统的基于一维散射矩阵的绝热量子抽运方法不能应用于此，我们提出了一种广义的绝热量子抽运方法。我们具体计算了量子点的Hubbard模型内的自旋纠缠电子流，并讨论了可能的实现方式，并确定了可用于控制单态流的参数。
2005-06-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optimal performance of a quantum Otto refrigerator
考虑含时谐振子的量子奥托制冷循环。我们研究了绝热和非绝热频率调制在最大优值时的性能系数。我们得到的最佳性能在高温（经典）制度和低温（量子）限制的解析表达式。此外，我们分析了故障的冷却循环强非绝热驱动协议，并推导出分析估计的最小驱动时间允许冷却。
2016-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Experimental Realization of Nonadiabatic Shortcut to Non-Abelian Geometric Gates
当一个量子系统在简并的希尔伯特空间中被驱动通过一个参量循环时，它将获得一个非阿贝尔几何相位，这是稳定的，构成了完整量子计算（HQC）的基础。然而，在绝热极限下，环境退相干成为一个重要的误差源。最近，已经提出了各种非绝热HQC方案，但都是以增加对控制误差的敏感性为代价的。或者，存在通过“绝热性捷径”（STA）技术加速HQC的理论建议，但迄今为止还没有实验证明，因为这些proproprosals涉及同时控制四个能级的复杂控制。在这里，我们提出并实验证明，HQC通过捷径绝热可以构建只有三个能级，使用超导量子位在一个可扩展的架构。利用这个方案，所有完整的单量子比特操作都可以通过一个单周期的状态演化来实现。因此，我们能够在同一平台上对STA+HQC与NHQC的稳定性进行实验基准测试。我们的方案的灵活性和简单性，使它也可以实现其他系统，如氮空位中心，量子点，和核磁共振。
2019-02-28 quant-ph
Topology of a dissipative spin: dynamical Chern number, bath induced non-adiabaticity and a quantum dynamo effect
我们分析了零温欧姆量子耗散环境诱导的有效磁场中自旋1/2的拓扑变形。从Bethe Answer的结果和变分方法，我们证实了陈数是保持在离域阶段的$α<1$。我们报道了当$α_c=1$出现在该模型中的局部化Kosterlitz无相变相变时，Berry曲率在赤道处的发散。最近在量子线路中的实验已经及时地设计了非平衡协议，以从（准）绝热平衡外自旋期望值的测量来访问平衡时的拓扑性质。应用数值精确的随机薛定谔方程，我们发现，对于一个固定的扫描速度，浴诱导交叉（准）绝热非绝热动力学行为时，自旋浴耦合增加。我们还研究了特定的制度$H/ω_c \ll v/H \ll 1$，其中动态陈数观察建立从平衡自旋期望值消失在$α=1/2$。在这一制度下，映射到一个相互作用的共振能级模型，使我们能够表征的动态陈数附近的$α=1/2$的演变。然后，我们提供了一个直观的物理解释，类似于法拉第效应在电磁学的绝热性的崩溃。我们表明，驱动的自旋导致大量的玻色子激发在浴中，这反过来强烈影响自旋动力学的生产。最后，我们量化的自旋浴纠缠，并建立一个有效的模型在热平衡的类比。
2016-11-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
