基于相空间方法的有限时间量子 harmonic Otto 热机功率效率权衡

热力学约束导致功率与效率之间的权衡，阻止同时实现高功率和高效率。在经典微观热机中，已发现显式的不等式，表明这种功率-效率权衡是不可避免的。然而，针对量子热机的扩展迄今仅限于缓慢操作的情况。在本研究中，我们推导了以量子振荡器 Otto 循环为典型代表的量子热机在有限时间内的功率-效率权衡关系。通过利用基于准概率表示的相空间方法，我们建立了适用于任意时变程序的adiabatic过程中的通用权衡关系。我们的结果表明，随着效率接近量子机械效率界限(严格于卡诺界限)，量子热机的功率趋于零。此外，我们确定了获得上界的条件，这表明在量子相干性减少且等温过程时长差增加时，实现最大功率。这些发现通过数值计算得到验证，确认其在各种热机循环协议中都有适用性。