经典信息驱动的量子点热机

我们分析了可由作为经典信息源的超精细相互作用驱动的量子点热机的瞬态响应。我们的装置包含一个耦合到两个接触端的量子点，这些接触端在耦合到核自旋浴的同时驱动热流。根据参数范围的不同，该量子点热机既可作为电池也可作为引擎运行。量子点中的电子通过超精细自旋翻转过程与核自旋相互作用，这在诸如 GaAs 量子点的固态系统中很常见。此类系统中的超精细相互作用通常被视为量子信息处理的阻碍，但在此可以有利地被视为经典信息流入热机装置的驱动媒介。我们将这种信息流与核自旋浴的 Landauer 擦除联系起来，从而实现电池运行。我们进一步证明，即使在量子点两端施加电压偏置，该装置也能作为瞬态功率源运行。聚焦于瞬态热电运行，我们的分析清楚地表明，Landauer 擦除的作用使得其能输出比传统量子点热电装置更高的功率，且在稳态下的效率高于相同的 Carnot 循环，这与最近提出的受反馈控制器控制的系统效率界限相一致。我们还研究了核自旋弛豫过程在这些方面的作用。最后，我们在量子点中引入 Coulomb 相互作用并分析了系统的瞬态热电响应。我们的结果详述了将不太理想的散射过程作为热机中 Shannon 信息流的非平衡源的有效利用，以及使用量子信息源可能带来的可能性。