BTZ 黑洞时空中的量子热机器

我们研究了在 (2+1) 维 BTZ 黑洞时空中，利用作为工作介质的量子比特 Unruh-DeWitt 检测器进行的 Otto 热力学循环。该检测器耦合到哈特勒-霍韦基真空态下质无质量、 conformally 耦合标量量子场。我们利用该量子场的热力学性质来构建机器所操作的冷热储库。将检测器视为开放量子系统后，我们采用玻尔氏方程来研究每个循环过程中的有限时间动力学。分别计算 Otto 发动机和制冷机在 Neumann、透明和 Dirichlet 边界条件情况下的总功输出和制冷功率。进一步分析其在最大功率输出效率和生态影响下的最优性能。本研究为理解相对论量子热机器的有限时间运行提供了通用框架，聚焦其能源优化。