热源中的光子凝聚及其发热机械的极限
量子物理
2025-12-11 v2 量子气体
摘要
将光子气体在微腔中捕获和冷却已用于制造玻色-爱因斯坦凝聚。我们研究 dye 填充微腔中凝聚所需的条件，光子群通过驱动 dye 的跃迁或通过将腔模式耦合到热光子储备（如阳光）来创建。我们发现，阈值泵温——即凝聚出现的温度——由热力学第二定律决定。其可达最小阈值是可逆三能级发热机的阈值，我们证明在 dye 泵浦情况下以及对两种能级腔的泵浦中均出现这种情况。对于多能级腔，凝聚 occurs 在相似但更高的温度。我们的结果表明，可以通过使用非平衡热源泵浦来产生光子凝聚，为相干光源、能源收集以及量子发热机实验研究开辟了可能性。
引用
@article{arxiv.2507.19128,
title = {Photon condensation from thermal sources and the limits of heat engines},
author = {Luisa Toledo Tude and Emily Haughton and Paul R. Eastham},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.19128},
year = {2025}
}
备注
6 pages, 4 figures. v2: Accepted version with improved presentation and corrected value for zero-phonon transition frequency leading to increased critical temperature