往复式量子热机极限环的特性

当一台往复式热机启动后,它最终会稳定到一种稳定的运行模式。本文研究了一台基于第一性原理的量子热机趋近于该稳定极限环的过程。该热机基于由两耦合自旋组成的量子系统系综作为工作介质。研究了一个四冲程循环,其中包含两段热量从热/冷浴传递的等容分支,以及两段交换功的绝热分支。动力学由完全正映射生成。已表明该模型的性能类似于一台具有内禀摩擦的发动机。采用量子条件熵来证明对极限环的单调趋近。其他凸度量,如量子距离,也显示出同样的单调趋近。求解了热机在各分支中的运动方程,并将其组合为一个全局传播子,该传播子将循环开始时的热机态与循环运行一个周期后的态联系起来。传播子的本征值定义了向极限环弛豫的速率。我们辨识出趋近极限环的纵向和横向两种模式。利用熵平衡探讨了导致稳定极限环的必要条件。摩擦现象可被识别为工作介质的冯·诺依曼熵零变化。