强耦合量子热机的动力学——从纯态层级计算浴可观测量

我们基于纯态层级（HOPS）提出了一种量子热机及其热浴的全量子动力学处理方法，HOPS 是一种用于开放量子系统动力学的精确且通用的方法。我们展示了如何在 HOPS 内确定热浴能量和相互作用能量的变化，适用于任意耦合强度和平滑的时间依赖调制协议。可以在其初始瞬态阶段以及随后的周期性稳态中仔细检查运行期间所有能量贡献的动力学。我们研究了一种以量子比特为固有非线性工作介质的量子奥托引擎，在该机制下，与相互作用哈密顿量相关的能量对全局能量平衡起着重要作用，因此在计算其功率和效率时不可忽略。我们确认，驱动与热浴耦合所需的功敏感地依赖于调制协议的速度。值得注意的是，偏离传统的良好分离相位方案而允许时间重叠，我们发现甚至可以从热浴相互作用的调制中获得能量。我们使用热力学循环状态变化图的类比来可视化这些不同的功贡献。我们提供了 HOPS 及其扩展到浴可观测量的简洁完整展示，因为它作为数值精确描述远离弱耦合极限的一般量子动力学（热力学）场景的通用工具。