准静态小热机中涨落的普适关系与界限

任何热机的效率，定义为平均功输出与热量输入之比，都受Carnot著名结果的限制。然而，这一度量不足以刻画具有不可忽略涨落的微型热机的特性，需要研究其能量交换的高阶统计。在此，我们将可逆循环的Carnot结果推广到功和热涨落的任意阶矩。我们的结果表明，在准静态极限下，小热机能量学的高阶统计仅依赖于热浴温度之比。我们进一步证明，关于二阶矩的结果给出了准静态循环中功与热方差之比的普适界限。我们用先前布朗Carnot热机的实验结果检验了该理论，并观察到二者之间的一致性，即便超出准静态 regime 也是如此。我们的结果可用于设计热纳米机，以在不削弱其平均值和效率的情况下降低其功输出的涨落。