Quantum Cycle in Relativistic Non-Commutative Space with Generalized Uncertainty Principle correction
量子热循环和量子制冷机分析使用各种量子系统作为其工作介质。例如，为了评估量子体系中卡诺循环的效率和所做的功，可以将谐振子视为其工作介质。对于所有这些定义明确的工质（在交换空间结构中分析），发动机的效率都没有达到卡诺效率的标准。因此，一个不可避免的问题出现了，当空间结构改变时，人们能否观察到对发动机和制冷机效率的催化效应？本文考虑非对易时空中两种不同工质，在相对论和广义不确定原理修正下，分析了热机循环的效率。以谐振子为工质的量子热机的效率随着非对易参数的增大而提高。在第二工作介质（一维无限深势阱）的情况下，效率在非对易空间结构中表现出恒定的结果。
2020-10-13 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Work harvesting by q-deformed statistical mutations in an Otto engine
本文研究了一种半经典热机，它具有$q$变形量子振子工作物质和经典热浴。研究了量子统计形变参数$q$对发动机工作和效率的影响。在通常的热机中，在工作物质的量子统计特性保持固定的同时，在功注入和提取阶段期间改变哈密顿参数。我们指出，即使哈密顿参数不改变，工作可以收获的量子统计变化的工作物质。利用工作物质的量子统计突变从热资源中提取功，使得半经典发动机循环没有任何经典模拟。作为这种具有深刻量子特性的半经典热机的一个具体例子，我们考虑了奥托循环，并在保持哈密顿参数不变的情况下，使用变形参数来定义等熵步骤。我们验证了我们的结论适用于玻色子和费米子振子变形。
2023-03-04 quant-ph
Quantum transistors for heat flux in and out of working substance parts: harmonic vs transmon and Kerr environs
Indian Institute of Science Education and Research（印度科学教育研究所）；Harish-Chandra Research Institute（哈里什-钱德拉研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国家研究所）
该研究提出基于周期性碰撞的工作物质热晶体管，分析transmon与Kerr型非线性环境下的热流放大，量化非马尔可夫性，为量子热调控提供新方案。
2026-09-02 quant-ph
Driven quantum harmonic oscillators: A working medium for thermal machines
量子热力学的研究是量子热机发展的关键。与大多数基于离散冲程的先前建议相反，在这里，我们考虑永久耦合到不同温度下的两个或更多个浴并连续驱动的工作物质。为此，我们研究参数驱动的量子谐振子耦合到热浴通过碰撞模型。利用一个热力学一致的局部主方程，导出了可作为发动机、制冷机或加速器工作的工作装置的热流和功率，并分析了瞬时和平均效率及性能系数。研究了系统的慢速和快速驱动的机制，我们发现，增加驱动频率可以导致制冷器功能的改变。最后，我们调查的影响，挤压的热浴之一：它导致一个明显的更高的效率相比，相应的卡诺值的平衡浴具有相同的温度和持续纠缠的工作物质振荡器之间的极限环。
2022-02-08 cond-mat.stat-mech quant-ph
Multi-Particle Quantum Szilard Engine with Optimal Cycles Assisted by a Maxwell's Demon
本文给出了由一个工作物质和一个麦克斯韦妖组成的多粒子Szilard发动机的全量子描述。恶魔被建模为具有特定量子控制的多能级量子系统，工作物质由服从玻色-爱因斯坦或费米-狄拉克统计的相同粒子组成。在本说明书中，使用通过较低温度的热浴来擦除恶魔的记忆的可逆方案。结果表明：（1）对于单粒子Szilard发动机，可以对Demon的量子控制进行优化，使Demon辅助热力学循环的效率达到卡诺循环的效率;（2）工质的低温行为对粒子的量子统计特性和隔板的插入位置非常敏感。
2011-12-03 cond-mat.stat-mech physics.data-an quant-ph
Impact of nonideal cycles on the efficiency of quantum heat engines
给定一个量子热机，在一个循环中工作，对于工作物质的含时哈密顿量H（t）达到最大效率，并且总的可控驱动H（t）= g（t）H，我们研究了由于哈密顿量中的一般的与时间无关的扰动而导致的效率与最优值的偏差。我们表明，对于一个工作物质组成的两个两级系统，通过适当地调整的相互作用，偏差可以被抑制到三阶的扰动参数，从而几乎保持发动机的最优性。
2019-05-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
The Performance Analysis of a Quantum-Mechanical Carnot-like Engine using Diatomic Molecules
提出以 Morse 振子为工质的量子力学类卡诺循环模型，在有限速移动势阱下分析效率、功率及最优工作区间，结果与其他工质发动机一致。
2024-01-23 quant-ph
Enhanced Efficiency at Maximum Power in a Fock-Darwin Model Quantum Dot Engine
本文研究Fock-Darwin模型量子点作为工质的内可逆磁奥托循环，发现调节抛物势阱强度可优化功率与效率，并证明存在参数区域使最大功率处效率超过经典Curzon-Ahlborn效率。
2023-02-09 cond-mat.stat-mech quant-ph
Measurement-based quantum heat engine in a multilevel system
我们比较量子奥托发动机基于两种不同的循环模型：一个两浴模型，一个标准的热源和散热器，和一个基于测量的协议，其中热源的作用是由一个量子测量。我们进一步研究这些周期使用两种不同的“工作物质”：一个单一的qutrit（自旋1粒子）或一对量子位（自旋1/2粒子）通过XXZ海森堡相互作用。虽然两种循环模型在应用于单量子位工作物质时具有相同的效率，但我们发现，通过利用“空闲”水平的存在，当自旋经受可变磁场时不移位的能级。此外，通过适当选择测量，基于测量的协议变得比两浴模型更有效。
2021-11-28 quant-ph
Impact of Information on Quantum Heat Engines
Istituto Nanoscienze-CNR（意大利国家纳米科学研究所）；NEST Scuola Normale Superiore（新实验科学与技术中心）
本文提出一个通用框架，研究信息在量子热机中的作用，通过Maxwell妖的反馈控制，揭示信息对热机性能的复杂影响，以双量子比特引擎为例展示应用。
2026-05-05 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum heat engines and information
最近，张{ \em et al.} [PRA，{ \bf 75}，062102（2007）]通过考虑由子系统$A$和$B$组成的二分量子系统$AB$作为工作物质，扩展了Kieu关于量子奥托引擎的有趣工作[PRL，{ \bf 93}，140403（2004）]。在本文中，我们表示的净功$W_{AB}$这样的引擎明确的宏观浴温度和信息理论量与微观量子态的工作物质。这使我们能够深入了解正$W_{AB}$对状态量子特性的依赖性。我们以两个量子比特的XY链作为工作物质进行说明。受表达式的启发，我们提出了一个合理的公式，可从子系统的工作。我们发现，有一个临界纠缠超过它是不可能从各个子系统，而$W_{AB}$是积极的，以吸引积极的工作本地。这可能是量子非定域性的另一个有趣表现。
2007-08-18 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
Controlling Work Output and Coherence in Finite Time Quantum Otto Engines Through Monitoring
该研究针对有限时间稳态量子奥托热引擎，分析三种基于指针的监测测量方案对功统计与工质相干性的调控作用，明确了不同测量强度极限下各方案的复现特性。
2023-08-26 cond-mat.stat-mech 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
No-Go Theorem for Quantum Heat Engines Powered Purely by Quantum Measurements in the Steady Regime
Waseda University（早稻田大学）
研究了仅由量子测量驱动的量子热机在稳态 regime 中无法提取功的原理，指出需熵减少过程如反馈控制或热接触才能实现功提取。
2026-04-24 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
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
Universality and scaling of optimal heat engines
从蒸汽机到目前的纳米器件，高效热机的设计在现代社会中发挥了重要作用。从本质上讲，热机可以被认为是一种工作物质，与两个或多个浴接触，经历循环变换。如果工作物质处于相变的边缘会发生什么？早在1902年，潜热就被认为是提高蒸汽机效率的关键。尽管有这种早期的观察，但相变对热机性能的影响还没有得到解决。通过将非平衡态和量子热力学的工具与有限尺寸标度和信息论相结合，我们揭示了一种由相变附近触发的未被注意的机制，以提高发动机的性能。这一结果揭示了所谓的功率效率困境，并可用于实现强大的，同时，高效的发动机。将讨论捕获离子和超导纳米电路的具体实现。
2016-03-17 cond-mat.stat-mech quant-ph
Role of quantum correlations in light-matter quantum heat engines
我们研究了一个嵌入工作物质的量子奥托引擎，工作物质由一个二能级系统与一个谐波模相互作用组成。该物质的物理性质由超导电路实现中产生的广义量子拉比模型描述。我们表明，在热浴阶段和压缩阶段的轻物质量子关联减少作为一种资源，分别为增强工作提取和效率。此外，我们还证明了随着光-物质耦合的增加，工质的非谐谱对从热机到制冷机的转变有直接的影响。这些结果为量子热机性能的优化提供了理论依据。
2017-07-18 quant-ph
Multilevel quantum Otto heat engines with identical particles
研究了以囚禁在一维箱势中的多能级全同粒子为工质的量子奥托热机。考虑了玻色子的对称波函数和费米子的反对称波函数。在两粒子情况下，我们着重研究了$W^i$（$i=B,F$）与$W_s$的比值，其中$W^B$和$W^F$分别是两个玻色子和费米子所做的功，而$W_s$是相同条件下单个粒子的功输出.由于波函数的对称性，比值不等于$2$。分析了低温、高温和中温三种不同状态，并计算了能级数和两种浴之间差异的影响。在多粒子情况下，我们计算了$W^i_M/M$与$W_s$的比值，其中$W^i_M/M$可以看作是多粒子热机中单个粒子所做的平均功。对于能谱具有$E_n\sim n^2$形式的其它工作物质，结果相似。对于$E_n\sim n$情形，得到了两个不同的结论。
2018-02-23 cond-mat.stat-mech 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
Trapped-ion toolbox to simulate quantum Otto heat engines
本文提出利用二维阱中囚禁离子模拟量子奥托热机，重点构造正温度、表观负温度和压缩热库等有效热库，并给出数值验证及谐振子工作物质的扩展讨论。
2025-11-11 quant-ph
A quantum Stirling heat engine operating in finite time
本文分析了有限时间运行的量子斯特林热机的热力学，提出通过随时间变化的势垒改变工作物质能级结构的模型，发现其效率在缓慢运行和低温极限下接近卡诺效率，且最大输出功率在中等运行速度下获得，证明了有限时间分析的重要性。
2023-07-24 quant-ph
Optimal cycles for low-dissipation heat engines
我们考虑有限时间卡诺热机的优化问题，其特点是小耗散。我们用一个简单的不等式来约束功率，并证明了最优策略是围绕给定的工作点执行小循环，从而可以最优地选择。值得注意的是，该最佳点独立于正在被最大化的功率和效率组合的品质因数。此外，对于一般类型的动力学，功率输出与工作物质的热容成比例。由于热容量可以与发动机的组成部分的数量超广泛地缩放，这使我们能够设计出最佳的多体卡诺发动机，在热力学极限下，每个组成部分的有限功率下达到最大效率。
2020-03-05 cond-mat.stat-mech quant-ph
Stochastic Thermodynamic Cycles of a Mesoscopic Thermoelectric Engine
分析了一个稳态热电发动机，其工作物质由两个电容耦合量子点组成。一个点隧道耦合到用作热源的热储层，另一个点隧道耦合到两个处于较冷温度的电偏置储层，使得在对抗偏置的稳态电流的形式下提取功。在这种稳态发动机自主动力学的单个实现中，可以识别4冲程循环。这些周期是完全随机的，与表现出自振荡的机械自主发动机相反。特别是，这些周期在方向和持续时间上波动，并与其他虚假周期竞争。使用随机热力学方法，我们量化的周期波动，并将它们与在个别周期产生的熵。我们确定了主要影响发动机性能的循环，并使用图论工具量化其统计数据。我们表明，这样的随机周期是可能的，因为工作提取机制本身是随机的，而不是周期性的时间依赖性的工作物质的哈密顿量，可以在传统的机械发动机。我们的调查带来了新的观点循环和稳态发动机之间的连接。
2021-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Spins-based Quantum Otto Engines and Majorisation
本文探讨利用优超关系表征准静态量子奥托热机性能，为任意自旋工作物质提供运行充要条件，推导正功提取充分条件并分析效率上界。
2022-10-05 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Otto cycle efficiency on coupled qudits
研究了自旋为3/2的耦合粒子在恒定磁场中作为热机量子奥托循环的工作物质的性质。结果表明，该系统作为一个转换器的热能在工作（i）显示效率为1，在负的绝对温度的热浴，（ii）在相反的符号的温度的效率接近1，（iii）在正温度的热浴反铁磁相互作用提高效率的三倍，与非耦合粒子相比。
2015-09-26 cond-mat.stat-mech quant-ph
Efficiency of a cyclic quantum heat engine with finite-size baths
本文研究了循环量子热机的效率与热浴的希尔伯特空间维数之间的关系。通过一个一般的不等式，我们证明了卡诺效率只有在冷热浴都无限大时才能得到。通过进一步引入一个特定的模型，其中浴是由有限维粒子的合奏，我们进一步证明了发动机的功率和效率之间的关系，与工作物质和浴粒子的尺寸。
2019-07-16 cond-mat.stat-mech quant-ph
Temperature- and interaction-tweaked efficiency boost of finite-time robust quantum Otto engines
本文研究有限时间量子奥托引擎的效率提升，发现调节工质初始温度和引入辅助量子比特相互作用可提高效率，并证明这些优势在系统-热浴耦合存在玻璃态无序时仍能保持。
2023-09-20 quant-ph
Quantum Maxwell's Demon in Thermodynamic Cycles
从量子力学的角度描述了Maxwell 'sDemon（MD）的位置测量、壁的插入和信息擦除，研究了MD在热力学循环中做功的物理机制。热机的例子是一个分子被限制在一个无限深的平方势插入一个可移动的固体壁，而MD被建模为一个两级系统（TLS）的测量和控制的分子的运动。发现具有量子相干性的分子动力学或在比粒子热浴温度低的温度下，将增强系统加上分子动力学所形成的整个工作物质对外做功的能力。这一观察结果表明，MD的作用本质上是驱动整个工作物质偏离平衡，或等效地以有效温差工作。对该模型的深入研究揭示了有限尺寸对Szilard热机热力学极限的影响，这与Szilard热机的一般理论相悖。详细计算了量子SHE的效率，证明了热力学第二定律的正确性。
2010-09-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum correlations and thermodynamic performances of two-qubit engines with local and collective baths
我们研究的热机的工作物质是由两个耦合的量子比特执行广义奥托循环，通过改变其施加的磁场或它们的相互作用强度在压缩和膨胀冲程。在加热和冷却冲程期间，两个量子位耦合到不一定处于平衡的局部和公共环境。我们发现量子引擎的实例耦合到非平衡的共同环境中表现出非平凡的量子相关性所见证的单调依赖的工作产生的量子不和谐和纠缠。
2018-10-07 cond-mat.stat-mech quant-ph
Superconducting quantum refrigerator: Breaking and rejoining Cooper pairs with magnetic field cycles
我们提出了一种基于超导体作为工作物质的重复绝热磁化/退磁循环的固态制冷技术。对于不同的基底初始温度，证明了与工作物质接触的基底（正常金属）的逐渐冷却。多余的热量被给予热的大能隙超导体。由于有效的热切换机制，片上制冷机以循环方式工作：由于能隙的出现，N/N与N/S结之间的热传输是不对称的。这个开关允许金属的选择性冷却。我们发现，这种制冷技术可以冷却一个0.3厘米的$^{3}$块的铜几乎两个数量级从200 mK开始，并下降到约1 mK开始的基础温度的稀释冰箱（10 mK）。对于1 cm $\times$ 1 cm界面，相应的冷却功率分别为25 nW和0.06 nW，其与界面面积成比例。
2019-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Finite-time quantum Stirling heat engine
研究了有限时间非回热斯特林循环作为量子热机的热力性能。我们特别考虑的情况下，工作物质（WS）是一个两级系统。斯特林循环由两个等容变换组成，这两个等容变换由压缩冲程和膨胀冲程分开，在压缩冲程和膨胀冲程期间，工作物质与储热器接触。为了描述这两个冲程，我们推导出一个非马尔可夫主方程，它允许研究驱动开放量子系统的动力学与任意快速驱动。我们发现循环的有限时间动力学和热力学依赖于不同的时间尺度。特别地，以与浴的共振时间相当的时间尺度驱动WS增强了循环的性能，并允许效率高于缓慢绝热循环的效率，但仍低于卡诺界限。有趣的是，循环的性能不对称地取决于压缩和膨胀速度。这意味着优化量子热机的新自由。我们进一步表明，最大输出功率和最大效率几乎可以同时实现，虽然净可提取的工作通过加速驱动器下降。
2020-09-21 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 heat machines enabled by the electronic effective mass
在这封信中，我们分析了一个概念设计的奥托循环热机的电子有效质量的绝热修改驱动的操作。例如，可以通过在某些材料中施加外部电子场来实现这种定制，如在氮化镓（GAN）中。我们发现，由于这种结构上的能量量子化和有效质量的绝热变换，机器的性能可以得到改善。实现经典的不可想象的奥托机器，具有不可压缩的工作物质，也可以实现。我们的发现持有的情况下，电子有效质量，在低温制度，在等容中风期间保持不变。
2019-08-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
Friction due to inhomogeneous driving of coupled spins in a quantum heat engine
我们考虑两个自旋为1/2的粒子，它们之间具有各向同性的海森堡相互作用，作为量子热机的工作物质。我们观察到的热循环，这是由于在一个有限的外部磁场率的非均匀驱动的绝热分支上的摩擦效应。摩擦效应的特征在于系统中的熵产生和所提取的功的减少。对应于一个突然的和一个非常缓慢的驾驶，我们发现表达式的下限和上限的工作，可以提取的绝热分支。这些界限也证实了相应的刘维尔-冯诺依曼方程的数值模拟。
2013-10-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum correlated heat engine with nonlinear spin-spin interactions
提出了一种四能级量子热机，其工作物质为两个自旋，外加一个磁场，两个自旋之间通过单轴扭转自旋压缩非线性相互作用耦合.计算了不同参数下发动机的正功和效率。特别是，我们调查的影响，在年底的奥托循环的两个等容过程中，测量的纠缠形成和量子不和谐，对工作提取和效率的量子相关性。量子关联可以提高效率和工作提取的制度的特点。
2014-03-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Magnetically driven quantum heat engine
我们研究了两种不同的磁驱动量子热机方案的效率，考虑作为工作物质的一个单一的非相对论粒子被困在一个圆柱形势阱中，在存在一个外部磁场。第一个方案是一个循环，由两个绝热和两个等能可逆轨道在位形空间。轨迹由外部磁场强度的准静态调制驱动。第二种方案是前者的一个变体，其中等能轨迹被等温轨迹所取代，沿着该轨迹系统与宏观恒温器接触。这第二个方案构成了经典卡诺循环的量子模拟。
2014-05-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Collective effects on the performance and stability of quantum heat engines
最近的预测量子力学增强的小型热机的操作已经提出了新的兴趣，在他们的研究从一个基本的角度来看，并在应用。一个重要的问题是，当增加组成发动机工作物质的系统数量时，集体效应是否有助于在更大范围内进行增强。这种增强不仅可以考虑功率和效率，即其性能，而且还可以考虑其恒定性，即发动机相对于不可避免的环境波动的稳定性。我们通过引入一个由连续运转的自旋对组成的多体量子热机模型来探讨这个问题。我们研究了功率，效率和恒定性的规模与组成发动机的自旋数，并引入了一个明确的宏观限制，获得解析表达式。我们的研究结果预测功率增强，无论是在有限尺寸和宏观情况下，系统参数和温度的广泛范围内，而不影响发动机效率，伴随着有限尺寸的相干增强的恒定性。我们将结合热力学不确定关系（TUR）来讨论这些量。
2022-04-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Monitoring quantum Otto engines
与经典系统不同，对量子系统进行的测量总是改变其状态。在这项工作中，两个诊断方案，以确定量子奥托热机的性能的影响进行比较：在一个方案中，发动机的工作物质的能量测量后，每个冲程（重复测量），在另一个，每个冲程后的能量记录在一个或两个指针状态和测量后，只有完成规定数量的周期（重复接触）。如果一个人只对功或热感兴趣，那么单个指针状态就足够了。对于联合工作和热诊断，需要两个指针。这些方案适用于奥托发动机，其工作物质由一个两级系统。取决于发动机协议，单个循环的持续时间可以是无限的或有限的。因为在重复接触方案中，与重复测量方案相比，测量的数量急剧减少，所以在接触诊断之后和期间的量子相干性比在每个冲程结束时破坏任何相干性的重复测量更好地保持。我们证明，最大功率，可靠性和效率的发动机在重复接触的存在下，通常优于这些数字的优点重复测量。由于改进的相干持续性，具有有限循环持续时间的热机需要更多的循环来达到周期性渐近状态。总体而言，我们的研究结果文件的重要性，考虑到特殊性质的诊断工具的监测和测试的目的，但也反馈控制，无论是在理论和实验。
2021-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Phase-space interference in extensive and non-extensive quantum heat engines
量子干涉是将量子世界和经典世界区分开来的核心。我们证明，量子干涉效应涉及多体工作介质是负责真正的非经典功能的量子热机的性能。量子干涉在发动机的输出功中表现出来的特征强烈地依赖于工作介质的广泛性质。在确定优化引擎性能的工作物质的类别时，我们的结果揭示了量子工作者的这种介质的最佳大小，以最大限度地提高量子能量机器的工作输出和效率。
2017-11-19 physics.atm-clus quant-ph
An Interaction-Driven Many-Particle Quantum Heat Engine: Universal Behavior
介绍了一种基于多粒子相互作用驱动的量子热机。该循环交替等容加热和冷却冲程与同时等容和等熵的相互作用驱动的过程。当工作物质被限制在一个紧密的波导管，循环的效率变得普遍在低温下，并由一个Luttinger液体的速度比。我们证明了与相互作用的玻色气体作为工作介质的发动机的性能，并表明，每个粒子的平均工作是最大的临界状态。我们进一步讨论了基于相互作用强度对外部自旋自由度的依赖性的功外耦合机制。
2018-12-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
The importance of being measurement
在量子领域，以热的形式进行能量交换既不是最自然也不是最有效的发动机操作方式。最近，在文献中有几个关于“量子测量引擎”的建议，其中能量通过操作被馈送到机器中，否则这些操作将有助于对工作物质（下文称为“系统”）进行量子测量。在分析这些设备的工作时，通常假设测量的唯一效果是将系统的状态从任何先前状态转变为被测属性的本征态，并且由此确定能量交换。这忽略了量子测量过程的复杂性。我们提出了一个简单的量子测量引擎模型，可以详细分析测量过程，因此可以更全面地跟踪能量交换及其持续时间的限制。
2019-09-29 quant-ph
Quantum Performance of Thermal Machines over Many Cycles
量子热机的性能一般是基于单循环的分析。我们通过证明量子引擎执行的总工作不需要与周期数成比例来挑战这种方法。此外，在多个周期内优化引擎可以识别具有量子增强的场景。我们证明了我们的研究结果与量子奥托引擎的基础上，作为工作物质的两个层次的系统，提供电力的外部振荡器。
2017-02-07 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Optimization of Asymmetric Quantum Otto Engine Cycles
本文研究了有限时间量子奥托热机循环的输出功和涨落的优化问题。循环的不对称性由参数$r_u$表征，该参数给出压缩和膨胀工作冲程的时间比。对于这样一个非对称量子奥托发动机循环，与工作物质选择为谐振子或二能级系统，我们发现，最大化的工作输出和可靠性（定义为平均工作输出的比率，其标准偏差）的$r_u$的最佳值显示不连续的总时间的函数的周期。此外，我们确定一些特定的持续时间的周期，其中的工作输出和可靠性采取其最大值的不对称参数$r_u$的相同值。
2022-04-10 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Equivalence and Quantum Signatures in Heat Engines
量子热机（QHE）是以量子为工质的热机。在极端情况下，工作介质可以是单个粒子或几个能级的量子系统。QHE的研究显示出与标准热力学模型的显著相似性，从而提出了量子热力学中什么是量子的问题。我们的主要结果是在小作用量的量子范围内所有发动机类型的等效性。它们具有相同的功率，相同的热量，相同的效率，它们甚至具有相同的弛豫速率和弛豫模式。此外，它表明，QHE具有量子热力学签名，即热力学测量可以确认的量子相干性在设备中的存在。相干功提取机制使得功率输出能够大大超过随机（移相）引擎的功率。
2015-04-15 quant-ph
Availing non-Markovian dynamics in effective negative temperature-based transient quantum Otto engines
本研究证明，通过提前终止等容冲程并利用非马尔可夫动力学，可提高有效负温度量子奥托发动机的效率，并扩展其工作温度范围，但整体性能随非马尔可夫性增强而下降。
2024-02-08 quant-ph
Non-commutative space engine: a boost to thermodynamic processes
介绍了以耦合谐振子对为工作物质，实现量子奥托循环和量子斯特林循环的量子热机。在量子领域，不同的工作介质被认为是用于分析的发动机模型，以提高循环的效率。在这篇文章中，我们提出了相空间是非对易的量子领域中的奥托和斯特林循环。利用量子热力学的概念，我们发展了非对易相空间中的热力学变量。与可交换空间相比，我们在非可交换空间中遇到了对发动机效率的催化效应（提升）（即，我们遇到斯特林循环接近理想循环的效率）。此外，我们得到了一个概念，工作介质是更有效的分析斯特林循环比奥托循环。
2021-08-24 hep-th quant-ph
Quantum magnetometry using two-stroke thermal machines
小参数的精确估计是量子精密测量中的一个具有挑战性的问题。在这里，我们介绍了一个协议，用于精确测量弱磁场使用两个级别的磁力计，这是耦合到两个（热和冷）热浴和操作作为一个两冲程量子热机。它的工作物质由两个能级系统（TLS）组成，由作用在量子位上的未知弱磁场产生，以及由于在另一个量子位上应用已知的强可调场而产生的第二个TLS。根据该字段，机器可以充当发动机或制冷机。在可行的条件下，确定该转变点允许通过较冷浴与较热浴的温度的比率来减小弱未知磁场的测量的相对误差。
2020-01-20 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
Manipulation of electron orbitals in hard-wall InAs/InP nanowire quantum dots
我们提出了一种新的硬壁InAs/InP纳米线量子点的能谱操纵技术。通过使用两个局部栅电极，我们诱导了一个强的电偶极矩的点，并证明其电子轨道的控制修改。我们的方法使我们能够显着提高点中的前两个量子能级之间的单粒子能量间距，从而增加我们的InAs/InP单电子晶体管的工作温度。我们的器件即使在液氮温度下也显示出非常强大的电导调制，同时允许最终控制电子填充到最后一个自由载流子。潜在的进一步应用的时间分辨自旋操纵的技术进行了讨论。
2010-12-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Otto engine with a spin $1/2$ coupled to an arbitrary spin
本文研究了一个以两个粒子为工作物质的量子热机，其中一个粒子具有自旋$1/2$，另一个粒子具有任意自旋（自旋$s$），通过海森堡交换相互作用耦合，并受到外部磁场的作用。发动机以量子奥托循环运行。在循环中收获的功及其效率使用量子化学定义计算。结果发现，发动机具有较高的效率，在较高的自旋，并可以收获工作在较高的交换相互作用强度。详细研究了交换耦合和自旋$s$对输出功和热效率的影响。此外，还从局部做功和效率的角度对发动机运行进行了分析。将局部功定义推广到全局变化，确定了全局功等于或大于局部功之和的条件。
2015-06-30 cond-mat.stat-mech quant-ph
Performance Comparison of Quantum Otto and Stirling Engines Using Atom-Photon Interactions
本文通过二能级Jaynes-Cummings系统和光学腔中四能级原子模型，比较了量子奥托与斯特林发动机的性能，揭示了临界点、量子关联及原子-场相互作用对效率和功输出的影响。
2025-03-07 quant-ph
Many-body quantum heat engines based on free-fermion systems
该研究针对自由费米子系统的非理想量子多体奥托热机，推广了非理想条件下热与功的热力学表达式，用以评估横向场量子伊辛链为工质的热机的有限时间功和功率，分析了参数相关的最优工作点。
2024-03-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
