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在实验可行的量子热机中以有限功率逼近卡诺效率

量子物理 2026-07-09 v1 统计力学

摘要

热机能否在保持有限功率的同时逼近卡诺效率,是有限时间热力学中的一个基本问题。对于具有局域相互作用的经典马尔可夫热机,功率-效率权衡禁止在有限功率下渐近逼近卡诺效率。相比之下,在量子系统中,理论上已预测简并、对称性与集体跃迁可通过增强活性来实现这种渐近达成。然而,该机制能否在实验可实现的热机中得以实现,仍是一个开放问题。本 Letter 提出了一种模拟集体增强的超导电路热机,从而能够在有限功率下渐近逼近卡诺效率。该结果表明,在一个可实现的模型中,这种增强的耗散机制能够规避经典马尔可夫热机的功率-效率权衡。本工作将有限时间热力学中的抽象界限与具体的 circuit-QED 平台联系起来,并为基于集体增强耗散过程的量子器件设计指明了道路。

关键词

引用

@article{arxiv.2607.08713,
  title  = {Approaching Carnot Efficiency at Finite Power in an Experimentally Feasible Quantum Heat Engine},
  author = {Shogo Toma and Atsushi Noguchi and Ken Funo and Hiroyasu Tajima},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2607.08713},
  year   = {2026}
}

备注

20 pages, 4 figures