内部耦合提升的量子热力学机器：从平衡到非平衡限制循环
量子物理
2026-03-03 v1 数据分析、统计与概率
摘要
我们研究了内部耦合如何影响作为 Gibbs-state 限制循环（GSLC）、平衡限制循环（ELC）和非平衡限制循环（NELC）的量子 Otto 循环的运行与性能。我们表明，内部耦合显著拓宽了循环的运行范围。特别是在未耦合 Otto 循环无法作为任何热力学机器运行的参数组合中，耦合系统可作为发动机或制冷机运行。对于 GSLC——即我们假设在等温过程中系统快速平衡的情形，内部耦合不仅移动并扩大了运行范围，还提高了效率和性能系数（COP），使性能超过标准 Otto 限制，同时保持在卡诺限制以下。对于 ELC 和 NELC，我们通过与 GSLC 的比较验证了 Gorini--Kossakowski--Sudarshan--Lindblad（GKSL）master 方程的全局方法，并 examines 对于有限相互作用时间的 NELC 和无限相互作用时间的 ELC。尽管 NELC 的效率和 COP 低于 ELC，但较短的相互作用时间产生更高的功率输出，这符合功率--效率权衡。
关键词
引用
@article{arxiv.2603.01567,
title = {Quantum Thermal Machines Improved by Internal Coupling: From Equilibrium to Non-equilibrium Limit Cycles},
author = {Jingyi Gao and Naomichi Hatano},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.01567},
year = {2026}
}