基于测量诱导冷却的压缩驱动量子 Otto 热机：双量子比特量子 Rabi 模型

我们研究了由双量子比特量子 Rabi 模型构建、在腔量子电动力学 (QED) 架构中运行的量子 Otto 热机 (QOE)。该热机以两个量子比特为工作物质，并以单一非 Markov 热浴为热源，通过分层运动方程 (HEOM) 形式进行建模。不同于传统的冷热库，冷却冲程通过对腔模执行投影测量协议来实现，腔模作为辅助子系统，通过测量反作用有效充当量子比特工作介质的冷浴。施加于腔模的压缩驱动作为量子燃料。我们证明，腔压缩系统地提升了热机的功率输出和运行效率——即从热浴中抽取的单位热量所提取的功——使其超越标准量子 Otto 极限。在极限循环区，效率虽然始终保持在 Otto 界限之上，但渐近地从上方收敛于该界限。这表明压缩是用于热力学优化的一种可控量子资源。我们的结果揭示，量子比特-腔耦合、测量诱导冷却和非平衡压缩之间的相互作用产生了一种多资源热力学架构，其性能特征是传统双浴量子 Otto 热机无法达到的，从而为在腔 QED 平台上实现实验可操作的量子热机提供了具体途径。