类超导热流：量子相干对电流-耗散权衡的有效消除
量子物理
2021-11-17 v1 统计力学
摘要
产生大电流通常需要大耗散，例如电导中焦耳热与电流平方成正比。随机热力学为研究小涨落系统的非平衡热力学提供了框架，且近来微观推导与电流-耗散权衡关系的普适理解已取得进展。本文建立一个普适框架，阐明量子相干如何影响电流与耗散之间的权衡：恰当利用相干可在不增加耗散的情况下增强热流，即相干可降低摩擦。若相干量足够大，该摩擦几乎为零，实现类超导的“无耗散”热流。由于我们的框架澄清了相干、能量流与耗散之间的普遍关系，可应用于诸多科学分支。作为能源科学中的应用，我们构建了一种量子热机循环，超越经典热机的功率-效率界限，并在快速循环中以有限功率有效达到卡诺效率。我们讨论了该发现对量子信息论、凝聚态物理与生物学领域的重要启示。
引用
@article{arxiv.2004.13412,
title = {Superconducting-like heat current: Effective cancellation of current-dissipation trade off by quantum coherence},
author = {Hiroyasu Tajima and Ken Funo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.13412},
year = {2021}
}
备注
17pages, 2 figures