快驱动 regime 下的最大功率热机与制冷机

我们研究任意周期驱动热机性能的优化。在驱动参数快速调制的假设下，我们推导出普遍最大化热机提取功率、制冷机冷却功率以及一般而言热流任意线性组合的最优循环。我们将此最优解称为“广义奥托循环”，因其与标准奥托循环共享基本结构，但以更多快速冲程为特征。我们依据作为工质的系统希尔伯特空间维数界定了该冲程数。这些结果的普适性带来了广泛应用，例如降低数值方法的计算复杂度，或当系统-浴相互作用由单一热化尺度刻画时获得最优协议的显式形式。在此情形下，我们比较了最优驱动的非相互作用与相互作用量子比特集合的热力学表现。值得注意的是，对制冷机而言非相互作用量子比特表现几乎与相互作用者相当，而在热机情形中，无论在最大功率还是最大功率处效率上均存在多体优势。此外，我们通过研究基于 qutrit 的热机范式模型阐释了我们的普遍结果。我们的结果严格成立于不产生驱动相干性的半经典情形，最后我们讨论了非对易情形。