测量基准量子 Otto 引擎中的最优工作提取：非绝热性与广义测量的有益性
量子物理
2026-05-22 v1
摘要
以测量为驱动的量子热引擎因其替代传统热引擎中热浴的特性而引起广泛关注，这类引擎通过量子测量取代高温热浴，从而在可控性和实现 simplicity 上具有优势。基于这些优势，我们研究了一种基于测量的量子 Otto 引擎，其中使用 qubit 作为工作介质，探讨了该类引擎可提取的最优工作量，以及其性能是否能超越传统量子 Otto 循环。我们分别在无限时间（绝热）和有限时间（非绝热）两个 regime 下对该引擎进行分析，考虑通过对所有投影本征测量 (PVM) 和所有两输出正算符本征测量 (POVM) 进行优化所得到的两种不同实现方式。我们指出，在特定参数 regime 下，测量基准的引擎可以超越传统量子 Otto 引擎，而且基于 POVM 的引擎在最优工作提取方面可以高于基于 PVM 的引擎。此外，随着对实现 POVM 所需重置辅助系统的热力学成本的考虑，我们表明，在谱隙和冷浴温度条件合适的情况下，净输出工作仍可超过 PVM 基准的引擎。我们还识别出非绝热实现相对于其绝热对应版本在工作输出和效率方面更优的 regime。我们的研究为设计改进的测量驱动的量子 Otto 引擎提供了操作指导。
引用
@article{arxiv.2605.22583,
title = {Optimal work extraction in measurement-based quantum Otto engines: Non-adiabaticity and generalized measurements can be beneficial},
author = {Arunabha Das and Sayan Mondal and Debarupa Saha and Ujjwal Sen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.22583},
year = {2026}
}
备注
20 pages, 4 figures