基于囚禁玻色气体的量子热机：其最大效率可在有限功率下逼近卡诺值

已有报道指出，当且仅当比热、关联长度与动力学指数 $\alpha, \nu$ 和 $z$ 满足条件 $\alpha-z\nu>0$ 时，相变才能使量子热机在有限功率下逼近卡诺效率。我们采用不同方法展开分析，考察相互作用与涨落对属于与 $XY$ 模型相同普适类的囚禁稀玻色气体哈密顿量的影响。基于量子奥托热机模型，我们给出包含临界点处相互作用与涨落修正的效率一般表达式，并表明在 $\alpha-z\nu<0$ 的玻色-爱因斯坦凝聚点附近，能量涨落可使热机以非零功率达到卡诺效率。此类量子热机也可通过在循环绝热过程中改变囚禁理想及弱相互作用玻色气体的势阱形状来实现。这些基于囚禁玻色气体的量子热机依托玻色凝聚体冷却技术，在现有技术条件下可望实现。