具有有限环境量子制冷机中的瞬态效应

我们探究一种由三个量子比特组成的小型量子制冷机，其中每个量子比特均与一个环境接触。我们考虑两种情形：一种是必然存在瞬态冷却，另一种是稳态冷却与瞬态冷却同时占优。然而，我们的主要焦点在于瞬态冷却现象。我们表明，在瞬态 regime 中，通过将与冷量子比特相连的环境替换为由少数与冷量子比特相互作用的量子自旋建模的有限尺寸自旋环境，冷量子比特的温度可比所有量子比特均连接至马尔可夫(Markovian)环境的情况进一步降低。我们还考虑了具有多于一个有限尺寸自旋环境的该三量子比特制冷装置的制冷。正如预期，仅当至少有两个马尔可夫浴存在时（无论冷量子比特是否连接环境）才会达到稳态温度。我们研究了当一个、两个或所有马尔可夫浴被有限尺寸环境替换时，有限尺寸环境对冷量子比特冷却的影响。此外，我们在连接至一个或多个有限尺寸环境的双量子比特与单量子比特自维持装置中考察了这一效应。在推导连接至有限尺寸环境的量子比特的动力学方程时，我们对环境的马尔可夫性质未作任何假设。因此，这些有限尺寸环境固有地表现出从环境到系统的信息回流，这是非马尔可夫性(non-Markovianity)的标志。据此，我们提出一种见证(witness)来探测此类系统中的非马尔可夫性。最后，我们在马尔可夫噪声存在下研究冷却过程，并分析噪声强度对制冷的响应。特别地，我们找到了制冷仍可维持的噪声强度上限。