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
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
Shortcut-to-adiabaticity Otto engine: A twist to finite-time thermodynamics
我们考虑一个有限时间的奥托发动机上运行的量子谐振子和驱动的捷径绝热（STA）技术，以加快其周期。我们研究它的效率和功率时，内摩擦，时间平均工作，和工作波动被用作定量的品质因数，表明时间平均效率和功率是有用的成本函数的发动机的性能的表征。然后，我们使用STA协议关系的有效性的最小允许时间来建立STA驱动周期的最大功率下的效率的物理相关的约束。
2019-02-23 cond-mat.stat-mech quant-ph
Entropy-based analysis of single-qubit Otto and Carnot heat engines
Facultad de Ingeniería, Universidad de la República（共和国大学工程学院）
该研究基于熵基理论分析了单量子比特Otto和Carnot热机的效率，揭示了相干工作与熵生成对热机性能的影响。
2026-01-22 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
The asymmetric Otto engine: frictional effects on performance bounds and operational modes
该研究针对含时谐振子为工作介质的非对称驱动量子奥托引擎，推导效率上界，分析冲程摩擦对性能的不对称影响，对比突跃冲程的运行特性并解析得到完整相图，明确不同运行模式与最优区间。
2023-10-10 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamic Uncertainty Relations for Bosonic Otto Engines
我们研究了双模态玻色子发动机的奥托循环。两个玻色子系统之间的能量交换是由模式算子建模频率转换中的可调酉双线性相互作用提供的，而循环操作是由每个相互作用阶段之后在不同温度下的两个浴的弛豫来保证的。通过两点测量方法，我们提供了随机功和热的联合概率。我们推导出精确的表达式工作和热波动，身份之间的相互依存关系，平均提取的工作，波动和效率，以及热力学不确定性之间的关系观测到的工作和热的信噪比和熵产生。我们概述了如何提出的方法可以适当地应用于推导出热力学不确定性关系的量子奥托引擎与替代单一的中风。
2020-12-15 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
Finite-time quantum Otto engine: Surpassing the quasi-static efficiency due to friction
在有限时间量子热机中，消耗一些功来驱动伴随相干的工作流体，这被称为“摩擦”。为了理解摩擦在量子热力学中的作用，我们提出了两个有限时间量子奥托循环与两个不同的浴：Agarwal与Lindbladian。我们准确地解决了这些问题，并比较了Agarwal引擎与Lindbladian引擎的性能。特别是，我们发现显着的和违反直觉的结果，由于摩擦的Agarwal发动机的性能可以远远高于在准静态极限与奥托效率，和Lindbladian发动机的功率可以是非零的短时间限制。基于这些结果的额外的数值计算，我们讨论了两个引擎之间的这种差异的可能来源，并揭示它们。我们的结果表明，即使在平衡浴，非平衡工作流体带来了更高的性能比平衡工作流体做。
2020-02-25 cond-mat.stat-mech quant-ph
Study of quantum Otto heat engine using driven-dissipative Schrödinger equation
近年来，量子热机由于器件的小型化而受到广泛关注。我们利用受驱耗散薛定谔方程研究了量子奥托热机的动力学。从不同的初始状态出发，模拟了系统的内能、功率和热功转换效率随时间的变化。在奥托循环达到稳定之前，初始状态对这些热力学量产生影响。在过渡期间，效率和功率可能高于或低于循环平稳状态下的相应值。值得注意的是，效率可以超过奥托极限，甚至卡诺极限，功率可以远远高于额定功率。效率异常是由于初始状态的能量。因此，我们建议，定期泵可以采取类似的作用，一个热水澡，但可以灵活地操纵。此外，我们提出了一种新的量子引擎工作在一个单一的水库，泵能量转换为机械功。这种操纵引擎有可能应用于没有大温差的微环境中，如体内生物组织。我们的协议有望模拟一个新的量子引擎的适用性和可控性的优势。
2020-12-24 cond-mat.stat-mech quant-ph
Multilayer Graphene as an Endoreversible Otto Engine
石墨烯也许是最突出的“狄拉克材料”，这类系统的电子结构产生了表现为相对论费米子的载流子。在多层石墨烯中，几个晶体片堆叠，使得每层的蜂窝晶格沿着晶格边缘之一移位。当受到外部磁场的影响时，多层能谱随磁场的缩放，以及系统的热力学行为，强烈地依赖于层数。考虑到这一点，我们研究了有限时间内可逆奥托循环的性能与多层石墨烯作为其工作介质。我们发现，有一个简单的关系，发动机的效率和层数，并在最大功率的效率可以超过一个经典的内可逆奥托循环。
2022-12-16 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
Efficiency Enhancement up to Unity in a Generalized Quantum Otto Engine: Comparative Analysis with Conventional Quantum Otto Engine Utilizing a Two-Qubit Heisenberg XXZ Chain
本研究提出广义量子奥托循环，利用双量子比特海森堡XXZ链，通过非平衡和不对称耦合实现100%效率，超越传统循环，并给出实验方案。
2025-03-27 quant-ph
Maximum Power of Coupled-Qubit Otto Engines
本文提出四种耦合量子比特量子奥托机方案，研究热浴连接位置对功率的影响，发现耦合可提升最大功率但会降低最大功率时的效率。
2023-05-15 cond-mat.stat-mech quant-ph
A Finite-Time Quantum Otto Engine subject to Control Noise and Enhancement Techniques
本文研究控制噪声对有限时间量子奥托发动机性能的影响，提出反绝热驱动和量子润滑两种增强方法，并揭示相干性在功提取中的作用。
2025-07-01 cond-mat.stat-mech 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
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
Internal Geometric Friction in a Kitaev Chain Heat Engine
研究了理想奥托循环中具有有限长Kitaev链的热机。发现拓扑相变的临界点与整个奥托发动机的效率和输出功的最大值相吻合。考虑到使用希尔的纳米热力学的方法，以及使用温度依赖的能级的方法的晶体尺寸的影响。我们确定了Kitaev链发动机的体积和边界热循环，并发现它们是非理想的奥托循环。偏离理想Otto循环的物理过程被认为是一种有限尺寸效应，我们称之为“几何内摩擦”，导致整个系统在绝热转变过程中热量从体块传递到边界。此外，我们确定了制度允许独立运行的一个理想的奥托制冷机在边界和一个理想的奥托发动机在散装和整个系统。此外，我们表明，一阶相变的边界和二阶相变的散装可以通过其各自的贡献，发动机的工作输出。
2020-10-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Otto engines at relativistic energies
本文研究相对论效应对量子奥托发动机性能的影响，发现相对论发动机虽输出功更高，但效率显著降低，其最大功率效率等同于柯曾-阿尔博恩效率。
2021-10-25 cond-mat.stat-mech quant-ph
Asymmetric Quantum Harmonic Otto Engine Under Hot Squeezed Thermal Reservoir
研究了热压缩热库下驱动协议速度不对称的量子谐振Otto引擎，分析两种配置的效率上限及最优功输出效率，发现突然膨胀最大效率为1/2、突然压缩接近1，还揭示压缩度对运行区域的影响。
2024-11-26 cond-mat.stat-mech quant-ph
Finite-time two-spin quantum Otto engines: shortcuts to adiabaticity vs. irreversibility
本文提出了一个在横向外磁场中双自旋$1/2$各向异性XY模型中的量子Otto循环.我们首先表征的参数制度，工作介质作为一个引擎在绝热制度。然后，我们考虑有限的时间行为的发动机和不利用捷径绝热（STA）技术。STA方案保证系统的动态遵循绝热路径，代价是引入外部控制。在绝热效率一定但工质参数不同的情况下，我们比较了非绝热和STA发动机的性能。我们观察到，对于某些参数制度，不可逆性，作为衡量的效率滞后，由于有限时间驱动是如此之低，非绝热发动机的性能非常接近绝热发动机，离开STA发动机只略好于非绝热的。这表明，通过设计工作介质哈密顿量，可以避免处理外部控制协议的困难。
2021-03-01 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
The Bose-Fermi duality in quantum Otto heat engine with trapped repulsive Bosons
理想气体量子热机的研究已经比较深入，但相互作用的作用很少被探讨。我们在一维硬壁盒中构造了一个含有N个排斥玻色子的量子Otto热机。利用Bethe Answer精确解的优点，我们不仅得到了所有相互作用强度c下效率的精确数值结果，而且得到了强相互作用下效率的解析结果。我们发现当强相互作用具有渐近行为$η\simη_{\mathrm{non}}-4(N-1)L_{1}\left(L_{2}-L_{1}\right)/(cL_{2}^{3})$时，效率η恢复到无相互作用情形$η_{\mathrm{non}}=1-(L_{1}/L_{2})^{2}$的效率.这里，$L_{1}$和$L_{2}$是循环期间的两个陷阱大小。这种恢复反映了一维强排斥玻色子和自由费米子之间的对偶性。我们观察到并解释了在特定的相互作用强度c的最低效率的外观，并研究其对温度的依赖性。
2018-08-22 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum heat engines with complex working media, complete Otto cycles and heuristics
量子热机利用非经典热力学资源，其中之一是量子工作介质元素之间的相互作用。在本文中，我们研究的准静态量子奥托引擎的性能的基础上，两个任意大小的自旋受到外部磁场和耦合通过各向同性海森堡交换相互作用。先前已经表明，所述相互作用提供了两个自旋为1/2的粒子的循环效率的提高，具有比卡诺效率更紧的上限。然而，对于任意旋转幅度的一般情况，控制发动机性能的必要条件和相关的效率上限是未知的。分析极端情况下的情况下，我们制定的逻辑推断的必要条件，发动机与耦合以及耦合自旋模型。这些条件使我们在量子热机的性能和优化概念之间建立了联系。此外，研究完整的奥托周期固有的平均周期也产生有趣的见解的平均性能。
2021-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
A quantum Otto engine with finite heat baths: energy, correlations, and degradation
我们研究了在两个有限大小的热浴之间运行奥托循环的受驱动谐振子。通过广泛使用高斯量子力学的工具，我们直接模拟发动机的动力学作为一个整体，而不需要做任何近似。这使我们不仅可以从工作介质的角度来理解发动机的非平衡热力学，而且还可以从热浴的角度来理解。对于足够大的浴室，我们的发动机能够运行许多理想的循环，提供有限的功率，同时运行非常接近最大效率。此后，穿过浴，由相互作用产生的扰动突然恶化发动机的性能。我们还研究了系统中产生的相关性，并将工作介质浴和浴浴相关性的建立与发动机性能在许多循环过程中的退化相关联。
2018-04-17 cond-mat.stat-mech quant-ph
Boosting the performance of the Quantum Otto heat engines
为了优化有限时间循环热机的性能，了解热力学过程的有限时间效应是非常重要的。在此之前，我们已经证明了在有限时间内完成量子绝热过程需要额外的功，并且证明了对于长的控制时间τ，额外的功遵循\mathcal{C} /τ^{2}标度。由于特定量子系统的复杂能级结构，额外功的振荡部分被忽略了。然而，在一些能级结构简单的量子系统中，这种额外功的振荡是不可忽略的。G.二能级系统或量子谐振子。在本文中，我们建立了有限时间量子奥托引擎在这些简单的系统，并发现振荡的额外的工作导致锯齿边缘的输出功率和效率之间的约束关系。通过优化量子绝热过程的控制时间，利用额外功的振荡来提高最大功率和效率。我们进一步设计了特殊的控制方案，在特定的控制时间零额外的工作。与线性控制方案相比，这些有限时间绝热过程的特殊控制方案提高了有限时间奥托发动机的最大功率和效率。
2019-07-26 cond-mat.stat-mech 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
Non-Markovian thermal operations boosting the performance of quantum heat engines
它是调查是否非马尔可夫，即，由于系统与其环境的耦合而产生的记忆效应对于量子热机的性能是有益的。具体而言，考虑两个物理模型。第一个是众所周知的单量子比特奥托引擎;非马尔可夫行为是通过用所谓的极端热操作取代标准热化冲程来实现的，如果没有记忆效应，这种极端热操作就无法实现。第二种是三冲程发动机，其中循环由两个极端热操作和单个量子位旋转组成。结果表明，非马尔可夫奥托发动机可以产生更多的工作，每周期为一个给定的效率比它的马尔可夫对应，而这两种设置的性能优于三冲程发动机。此外，与马尔可夫奥托发动机相比，非马尔可夫奥托发动机和三冲程发动机都可以减少工作波动，其相对优势取决于性能目标。这证明了非马尔可夫性对量子热机的平均性能和运行稳定性的有益影响。
2022-07-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Otto engine with exchange coupling in the presence of level degeneracy
考虑了两个有效二能级系统的准静态量子Otto循环，系统在激发态具有简并性。在循环期间变化的外部磁场$B$存在下，通过强度为$J>0$的各向同性交换相互作用耦合系统。我们证明了积极的工作条件，并表明，水平简并可以作为一个热力学资源，使更大量的工作可以提取比从非简并的情况下，无论有没有耦合。我们还得到了一个上限的循环效率。这个束缚与自旋为1/2的耦合粒子系统的束缚相同[G. Thomas和R. S. Johal，Phys. Rev. E { \bf 83}，031135（2011）]，即没有简并性，并且仅取决于哈密尔顿算子的控制参数，但与能级简并性和储层温度无关。
2017-09-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Universal principles for sudden-quench quantum Otto engines
本文对量子奥托引擎的幺正做功冲程应用突发淬火近似，推广至任意多体相互作用量子模型，证明净功完全由粒子间关联决定，并发现其普适原理适用于控制任意量子算符强度的系统。
2025-05-28 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Three-dimensional harmonic oscillator as a quantum Otto engine
提出以三维谐振子构建量子 Otto 发动机，用一个模式作工作流体、两个模式作热库并通过中心势控制耦合，数值模拟四冲程并验证效率与理论吻合。
2023-12-06 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
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
Optimal Performance of an Asymmetric Quantum Harmonic Otto Engine and Refrigerator
研究含时谐振子非对称量子Otto循环，利用Omega函数解析推导其效率与性能系数，发现突然压缩时性能优于突然膨胀，且Omega函数最大值处效率超过最大功效率。
2025-03-05 quant-ph
Quantum Ising Spin-Glass Otto Engine
本文研究以量子伊辛自旋玻璃为工质的奥托引擎，发现临界点附近热机功输出与性能及制冷机效率均呈现超线性标度，表明无序和阻挫可显著提升量子热力学器件性能。
2024-05-06 quant-ph
Quantum Thermodynamics of Small Systems: The Anyonic Otto Engine
本文研究以任意子为工作介质的小系统量子热力学，重点分析单任意子和双任意子奥托发动机，并推导出效率随统计参数变化的公式。
2024-01-14 quant-ph
Non-Markovian effect on quantum Otto engine: -Role of system--reservoir interaction-
研究了量子奥托热机的极限环，该热机的每个极限环由两个有限时间量子等容（加热或冷却）过程和两个量子绝热做功过程组成。考虑一个两能级系统作为一个工作物质，弱相互作用的两个水库，包括一个无限数量的玻色子，我们调查的非马尔可夫效应（短期行为的量子等容过程（QIPs）的约化动力学）的工作提取无限重复的周期后。我们专注于参数区域的能量转移到水库可以在短时间内回到系统，我们称之为能量回流，以显示部分量子力学可逆性。作为一种与宏观热力学完全不同的情况，我们通过对量子点过程中贮库平均能量变化的全计数统计，发现与两点测量相对应的相互作用能是有限的且为负的。这一特征使我们得到以下发现：（1）卡诺定理与包含相互作用能的功定义是一致的，尽管通常使用的不包含相互作用的功定义与热力学定律严重冲突;（2）能量回流可以增加功提取。我们的研究结果表明，我们需要注意的相互作用能在设计一个量子奥托引擎在有限的时间内运行，这就要求我们包括非马尔可夫效应，即使当系统水库相互作用很弱。
2021-01-29 cond-mat.stat-mech quant-ph
Optimal work extraction in measurement-based quantum Otto engines: Non-adiabaticity and generalized measurements can be beneficial
Harish-Chandra Research Institute（哈里什-钱德拉研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
本文研究了基于测量的量子奥托引擎的最优功提取，探讨了非绝热性和广义测量在特定参数范围内是否能超越传统量子奥托循环的性能，并分析了不同实现方式下的功输出。
2026-05-21 quant-ph
Impact of spatial curvature on quantum Otto engines
本文以圆周上的量子谐振子为工作物质构建量子奥托循环，通过计算曲率相关的功、热量与效率，证明调节冷热浴位置的曲率差可使效率达到卡诺极限。
2024-12-05 quant-ph
Power-efficiency trade-off for finite-time quantum harmonic Otto heat engine via phase-space approach
School of Physics, Korea Institute for Advanced Study（韩国高等科学研究院物理学院）；Asia Pacific Center for Theoretical Physics（亚太理论物理中心）；Department of Physics, POSTECH（韩国科学技术院物理系）
本研究针对有限时间运行的量子谐振子奥托热机，利用准概率相空间方法推导了普适的功率-效率权衡关系，明确了达到上界的条件，并通过数值计算验证了结论的普适性。
2025-01-20 cond-mat.stat-mech quant-ph
Optimization performance of quantum Otto heat engines and refrigerators with squeezed thermal reservoirs
我们考虑了两个压缩热库之间的量子奥托循环。研究了压缩度对量子奥托热机和制冷机优化性能的影响。证明了在对称条件下，热机的最大功率效率（EMP）和制冷机的最大\c{hi}准则下的性能系数（COP）分别等于Curzon-Ahlborn（CA）效率和CACOP。研究还发现，在非对称条件下，当热热源的压缩程度大于冷热源的压缩程度时，热机的EMP会得到提高，而当热热源的压缩程度大于冷热源的压缩程度时，热机的EMP会得到降低甚至抑制。当冷侧热源的压缩程度大于热侧热源的压缩程度时，制冷机最大\c{hi}准则下的COP值增大，反之，制冷机最大\c{hi}准则下的COP值减小甚至被抑制。
2019-03-29 quant-ph
Efficiency of a quantum Otto heat engine operating under a reservoir at effective negative temperatures
我们进行了一个实验，其中量子热机在两个库下工作，一个在正自旋温度下，另一个在有效负自旋温度下，当自旋系统呈现粒子数反转时。我们表明，这种发动机的效率可以大于当两个水库都在正温度。我们还证明了反直觉的结果，即只有当量子引擎在有限时间模式下运行时，奥托效率才能被击败。
2019-05-27 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
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
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
Single-ion quantum Otto engine with always-on bath interaction
我们演示了如何量子奥托引擎（QOE）可以实现使用一个单一的离子和一个永远在线的热环境。选择离子的内部自由度作为工作流体，而运动自由度可以用作冷浴。我们表明，通过改变局部磁场，可以渐近统一的工作效率。我们提出了一个投影测量的内部状态的离子，模仿释放到冷浴在发动机循环的热量。在我们的建议中，与QOE的其他现有建议不同，在发动机循环期间，不需要以替代方式关闭和打开与热浴和冷浴的耦合。这使得该提议在实验上使用可用的抽头离子工程技术是可行的。
2017-05-03 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
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
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
Quantum Otto cycle under strong coupling
本研究提出一种无需弱耦合假设的量子奥托循环模型，通过热化与去耦合过程替代传统热化，解析计算效率并数值验证，证明在特定条件下可超越弱耦合模型，并给出最优相互作用哈密顿量的设计方法。
2023-04-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
A quantum enhanced finite-time Otto cycle
我们使用快速周期控制来实现有限时间的奥托循环，展现出量子优势。在热化冲程期间工作介质-浴相互作用哈密顿量的这种周期性调制可以引起非马尔可夫反芝诺动力学，以及热化时间的相应减少。更快的热化反过来可以显着提高发动机的功率输出，或者等效地提高冰箱的制冷率。动态控制的奥托热机的性能的这种改进是由于量子力学的时间-能量不确定性关系而产生的。
2020-07-16 cond-mat.stat-mech quant-ph
A finite-time quantum Otto engine with tunnel coupled one-dimensional Bose gases
该研究用 c 场模拟隧穿耦合一维玻色气体的有限时间奥托循环，揭示谐波俘获准凝聚体需化学功驱动，并证明突然淬火可兼顾近绝热效率与最大功率。
2024-04-25 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech 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
Efficiency statistics of a quantum Otto cycle
随机效率[G. Verley等人，国家通信5，4721（2014）]被引入以评估微尺度能量转换机器的性能。然而，当在热力学循环中产生功而不吸收热量时，这样的效率通常发散。因此，效率的任何统计矩都不存在。在这项研究中，我们提出了一个不同的版本的定义的随机效率，它总是有限的。其平均值等于常规效率，并且更高的时刻表征循环的波动。此外，涨落定理也通过有效性得到了重新表达。对于满足均分定理的工质，我们阐明了效率的热力学测不准关系在奥托发动机中是有效的。为了证明我们的一般性讨论，量子谐振子奥托引擎的效率统计进行了系统的研究。明确地得到了随机有效性超过卡诺有效性的概率。这项工作可能会为优化具有波动的微机械提供新的见解。
2021-09-27 cond-mat.stat-mech quant-ph
