等离激元斯格明子量子热力学
量子物理
2023-12-12 v1 强关联电子
摘要
量子热力学领域的主要障碍在于纳米尺度量子热机的开发与实际实现。量子工作物质面临的关键挑战之一是“量子摩擦”的出现，即由量子能级间跃迁导致的不可逆浪费功。因此，构建可逆量子循环需要使用绝热捷径。然而，对于现实的量子物质，此类捷径的实验实现极其复杂且往往无法达成。在本研究中，我们提出了一种利用等离激元斯格明子晶格的量子热机。通过严格分析，我们证明量子斯格明子物质由于其拓扑保护特性，表现出零不可逆功。因此，我们的引擎无需绝热捷径即可运行。我们通过数值计算验证并观察到，当系统处于量子斯格明子相时，演化态与初始态仅相差几何相位和动力学相位。绝热演化导致跃迁矩阵元为零且不可逆功为零。通过采用等离激元模式和电场，我们驱动该量子循环。构建量子工作物质的基本单元是等离激元晶格中的单个斯格明子。因此，人们可以通过操纵量子斯格明子的数量来精确控制引擎的输出功率和所完成的热力学功。
引用
@article{arxiv.2312.05656,
title = {Plasmonic skyrmion quantum thermodynamics},
author = {Vipin Vijayan and L. Chotorlishvili and A. Ernst and M. I. Katsnelson and S. S. P. Parkin and S. K. Mishra},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.05656},
year = {2023}
}