基于相位原子驱动的级联系统加热与冷却过程

寻找调控量子系统温度的策略是量子热力学的主要目标之一。在此，我们研究了一个由一对量子谐振子（由单模腔场表示）组成的系统的动力学，该系统与一束热激发的相位原子相互作用，这些原子充当辅助系统。两个腔体以级联配置排列，使得第二个腔体仅在相位原子与第一个腔体相互作用之后才与它们相互作用。我们提供了第一个腔体在任意长相互作用时间下的精确闭合动力学。我们强调了相位原子特有的相干相位在决定腔场以及辅助系统稳态中所起的作用。此外，我们还展示了第二个腔体如何由于与“已使用过的”辅助原子的相互作用而遵循非马尔可夫演化，这使得其能够与第一个腔体进行信息交换。通过调整相位原子的参数，我们可以确定腔体达到的最终稳定温度。通过这种方式，腔体既可以被加热也可以被冷却。这些结果为在腔 QED 场景中将不同类型的辅助系统用于热力学循环提供了有用的见解。