提升量子奥托热机性能

为在有限时间循环中优化热机性能，理解热力学过程的有限时间效应十分重要。此前我们已表明，在有限时间内完成量子绝热过程需要额外功，并证明对于长控制时间 τ，额外功遵循 \mathcal{C}/\tau^{2} 标度。由于特定量子系统复杂的能级结构，其时额外功的振荡部分被忽略。然而，在一些具有简单能级结构的量子系统（如二能级系统或量子谐振子）中，该额外功的振荡不可忽略。本文中，我们在这些简单系统上构建有限时间量子奥托热机，发现振荡的额外功导致输出功率与效率间约束关系出现锯齿状边缘。通过优化量子绝热过程的控制时间，利用额外功中的振荡来增强最大功率与效率。我们进一步设计了在特定控制时间处额外功为零的特殊控制方案。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升了有限时间奥托热机的最大功率与效率。