1سکول آف فزکس، ٹرنٹی کالج ڈبلن، کالج گرین، ڈبلن 2، آئرلینڈ
2سینٹر فار کمپلیکس کوانٹم سسٹمز، آرہس یونیورسٹی، نورڈری رنگگیڈ 1، 8000 آرہس سی، ڈنمارک
3دہلم سینٹر فار کمپلیکس کوانٹم سسٹمز، برلن میں فری یونیورسٹی، 14195 برلن، جرمنی
4سکول آف فزکس، یونیورسٹی کالج ڈبلن، بیلفیلڈ، ڈبلن 4، آئرلینڈ
5مرکز برائے کوانٹم انجینئرنگ، سائنس اور ٹیکنالوجی، یونیورسٹی کالج ڈبلن، بیلفیلڈ، ڈبلن 4، آئرلینڈ
6Departamento de Física, Universidad de Murcia, Murcia E-30071, Spain
اس کاغذ کو دلچسپ لگتا ہے یا اس پر بات کرنا چاہتے ہیں؟ SciRate پر تبصرہ کریں یا چھوڑیں۔.
خلاصہ
ہم سائیکلک کوانٹم تھرمل مشینوں (QTMs) کی منفرد کلاس متعارف کراتے ہیں جو سائیکل کی مدت $tau$ کی محدود قیمت پر اپنی کارکردگی کو زیادہ سے زیادہ کر سکتے ہیں جہاں وہ انتہائی ناقابل واپسی ہیں۔ یہ QTMs سنگل اسٹروک تھرموڈینامک سائیکلوں پر مبنی ہیں جو نام نہاد پیریوڈلی ریفریشڈ باتھس (PReB) کے عمل کی غیر متوازن حالت (NESS) سے محسوس ہوتی ہیں۔ ہمیں معلوم ہوا ہے کہ اس طرح کی QTMs معیاری تصادم QTMs کے درمیان مداخلت کر سکتے ہیں، جو سنگل سائٹ کے ماحول کے ساتھ بار بار تعاملات پر غور کرتے ہیں، اور خود مختار QTMs جو بیک وقت متعدد میکروسکوپک حماموں کے ساتھ جوڑے جاتے ہیں۔ ہم اس طرح کے عمل کے جسمانی احساس پر تبادلہ خیال کرتے ہیں اور یہ ظاہر کرتے ہیں کہ ان کے نفاذ کے لیے حمام کی ایک محدود تعداد کی کاپیاں درکار ہوتی ہیں۔ دلچسپ بات یہ ہے کہ $tau$ کے فنکشن کے طور پر انتہائی ناقابل واپسی نقطہ میں کام کرکے کارکردگی کو زیادہ سے زیادہ کرنا اس طرح کے نظام کو محسوس کرنے کی پیچیدگی کو بڑھانے کی قیمت پر آتا ہے، جو بعد میں مطلوبہ غسلوں کی کاپیوں کی تعداد میں اضافے سے طے شدہ ہے۔ ہم ایک سادہ مثال پر غور کرتے ہوئے اس طبیعیات کا مظاہرہ کرتے ہیں۔ ہم Gaussian نظاموں کے لیے PReB کے عمل کی ایک مجرد وقتی لیپونوف مساوات کے لحاظ سے ایک خوبصورت تفصیل بھی متعارف کراتے ہیں۔ مزید، ہمارا تجزیہ زینو اور اینٹی زینو اثرات کے ساتھ دلچسپ تعلق کو بھی ظاہر کرتا ہے۔
نمایاں تصویر: ایک سادہ وقتاً فوقتاً تازہ ہونے والی کوانٹم تھرمل مشین۔ یہ دو فرمیونک سائٹس پر مشتمل ہوتا ہے جس کے درمیان $g$ ہاپنگ ہوتی ہے، ہر سائٹ کا اپنا غسل خانہ ہوتا ہے، جو چکراتی انداز میں $tau$ کے لیے ایک ایک کرکے جوڑے جاتے ہیں۔ یہاں ہر غسل کو ایک ہی ڈسپیٹو فرمیونک سائٹ سے بیان کیا گیا ہے۔ نظام کے ساتھ دوبارہ جوڑنے سے پہلے ہر غسل کو اس کی توازن کی حالت میں 'تروتازہ' کرتا ہے۔ دو جگہوں سے منسلک حمام کے سیٹ کے توازن کی حالتوں کا درجہ حرارت مختلف ہیں (الٹا درجہ حرارت، $beta_1$ اور $beta_2$)، جبکہ کیمیائی پوٹینشل ($mu$) ایک جیسے ہیں۔
مقبول خلاصہ
مائکروسکوپک کوانٹم سسٹمز کی بنیاد پر، ہم تھرموڈینامک سائیکل کی ایک نئی قسم کی تجویز پیش کرتے ہیں جو زیادہ سے زیادہ کارآمد ثابت ہو سکتا ہے جب سائیکل کی مدت کے ایک فنکشن کے طور پر کھپت کو زیادہ سے زیادہ کیا جائے۔ نتیجتاً، سائیکل کی مدت کے ایک فنکشن کے طور پر، طاقت اور کارکردگی کے درمیان کوئی تجارت نہیں ہے۔ ہم اس تھرموڈینامک سائیکل پر مبنی ہیٹ انجن اور ریفریجریٹرز کو "وقتاً فوقتاً تازہ ہونے والی کوانٹم تھرمل مشینیں" کہتے ہیں۔ روایتی تھرمل مشینوں کے برعکس، نظام ہر دور کے اختتام پر ایک توازن کی حالت میں واپس نہیں آتا، بلکہ توازن کی حالت میں واپس آتا ہے۔ ہم اس بات پر تبادلہ خیال کرتے ہیں کہ اس طرح کے عمل کو جسمانی طور پر کیسے پورا کیا جا سکتا ہے۔ سائیکل کی نوعیت نظام کی حرکیات اور تھرموڈینامکس کو کوانٹم تھرموڈینامکس کے موجودہ خوردبینی طریقوں کے اندر درست عددی علاج کے قابل بناتی ہے۔ خاص طور پر، Gaussian نظاموں کے لیے، ہمیں ایک مجرد وقتی Lyapunov مساوات کے لحاظ سے ایک خوبصورت وضاحت ملتی ہے: ریاضی اور انجینئرنگ میں ایک اچھی طرح سے زیر مطالعہ مساوات جو کہ روزمرہ کی زندگی میں میکروسکوپک اشیاء کے کنٹرول کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ "وقتاً فوقتاً تازہ ہونے والی کوانٹم تھرمل مشینیں" کئی تصورات کو یکجا کرتی ہیں، بار بار تعامل یا تصادم کے ماڈلز، تھرمو الیکٹرک آلات، اور کوانٹم زینو اور اینٹی زینو اثرات کی طبیعیات کے ساتھ گہرے تعلق کا مظاہرہ کرتی ہیں۔
► BibTeX ڈیٹا
► حوالہ جات
ہے [1] ایچ ایس لیف اور جی ایل جونز، امریکن جرنل آف فزکس 43، 973 (1975)۔
https://doi.org/10.1119/1.10032
ہے [2] ایچ ایس لیف، امریکن جرنل آف فزکس 86، 344 (2018)۔
https://doi.org/10.1119/1.5020985
ہے [3] ایس بھٹاچارجی اور اے دتہ، دی یورپی فزیکل جرنل بی 94، 239 (2021)۔
https://doi.org/10.1140/epjb/s10051-021-00235-3
ہے [4] NM Myers, O. Abah, and S. Deffner, (2022), arXiv:2201.01740 [quant-ph]۔
https://doi.org/10.1119/1.10032
آر ایکس سی: 2201.01740
ہے [5] A. Purkayastha, G. Guarnieri, S. Campbell, J. Prior, and J. Goold, Phys. Rev. B 104, 045417 (2021)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.104.045417
ہے [6] H.-P Breuer اور F. Petruccione، The Theory of Open Quantum Systems (Oxford University Press, Oxford, 2007)۔
https:///doi.org/10.1093/acprof:oso/9780199213900.001.0001
ہے [7] H. Haug اور A.-P. جوہو، کوانٹم کائینیٹکس ان ٹرانسپورٹ اینڈ آپٹکس آف سیمی کنڈکٹرز (اسپرنگر-ورلاگ برلن ہیڈلبرگ، 2008)۔
https://doi.org/10.1007/978-3-540-73564-9
ہے [8] A. Kamenev، غیر متوازن نظام کا فیلڈ تھیوری (کیمبرج یونیورسٹی پریس، کیمبرج، 2011)۔
https://doi.org/10.1017/CBO9781139003667
ہے [9] جے راؤ، فز۔ Rev. 129، 1880 (1963)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRev.129.1880
ہے [10] ایس کیمبل اور بی ویچینی، ای پی ایل (یورو فزکس لیٹرز) 133، 60001 (2021)۔
https://doi.org/10.1209/0295-5075/133/60001
ہے [11] F. Ciccarello, S. Lorenzo, V. Giovannetti, and GM Palma, Physics Reports 954, 1 (2022).
https:///doi.org/10.1016/j.physrep.2022.01.001
ہے [12] M. Cattaneo, G. De Chiara, S. Maniscalco, R. Zambrini, اور GL Giorgi, Phys. Rev. Lett. 126، 130403 (2021)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.130403
ہے [13] P. Strasberg, G. Schaller, T. Brandes, and M. Esposito, Phys. Rev. X 7, 021003 (2017)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.7.021003
ہے [14] P. Strasberg، Phys. Rev. Lett. 123، 180604 (2019)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.180604
ہے [15] GD Chiara, G. Landi, A. Hewgill, B. Reid, A. Ferraro, AJ Roncaglia, and M. Antezza, New Journal of Physics 20, 113024 (2018)۔
https:///doi.org/10.1088/1367-2630/aaecee
ہے [16] G. Guarnieri, D. Morrone, B. Çakmak, F. Plastina, and S. Campbell, Physics Letters A 384, 126576 (2020)۔
https://doi.org/10.1016/j.physleta.2020.126576
ہے [17] F. Barra، Sci. Rep. 5, 14873 (2015)۔
https://doi.org/10.1038/srep14873
ہے [18] MT Michison, Contemporary Physics 60, 164 (2019)۔
https://doi.org/10.1080/00107514.2019.1631555
ہے [19] G. Benenti, G. Casati, K. Saito, and RS Whitney, Physics Reports 694, 1 (2017).
https:///doi.org/10.1016/j.physrep.2017.05.008
ہے [20] Z. Gajić اور MTJ قریشی، نظام کے استحکام اور کنٹرول میں لیپونوف میٹرکس مساوات (اکیڈمک پریس، انکارپوریٹڈ سان ڈیاگو، کیلیفورنیا، 1995)۔
ہے [21] جے سن اور جے یونگ، اسٹاکسٹک لکیری چوکور بہترین کنٹرول تھیوری: اوپن لوپ اور کلوزڈ لوپ سلوشنز (اسپرنگر نیچر، سوئٹزرلینڈ، 2020)۔
https://doi.org/10.1007/978-3-030-20922-3
ہے [22] R. Dann اور R. Kosloff، Quantum 5, 590 (2021a)۔
https://doi.org/10.22331/q-2021-11-25-590
ہے [23] آر ڈین اور آر کوسلوف، فز۔ Rev. Research 3, 023006 (2021b)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevResearch.3.023006
ہے [24] M. Esposito، MA Ochoa، اور M. Galperin، Phys. Rev. Lett. 114، 080602 (2015a)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.080602
ہے [25] M. Esposito، MA Ochoa، اور M. Galperin، Phys. Rev. B 92, 235440 (2015b)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.92.235440
ہے [26] ڈی نیومین، ایف منٹرٹ، اور اے نذیر، فز۔ Rev. E 95, 032139 (2017)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevE.95.032139
ہے [27] S. Restrepo, J. Cerrillo, P. Strasberg, and G. Schaller, New Journal of Physics 20, 053063 (2018)۔
https:///doi.org/10.1088/1367-2630/aac583
ہے [28] M. Perarnau-Llobet, H. Wilming, A. Riera, R. Gallego, and J. Eisert, Phys. Rev. Lett. 120، 120602 (2018)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.120602
ہے [29] G. Schaller, J. Cerrillo, G. Engelhardt, and P. Strasberg, Phys. Rev. B 97, 195104 (2018)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.97.195104
ہے [30] N. Pancotti, M. Scandi, MT Michison, and M. Perarnau-Llobet, Phys. Rev. X 10, 031015 (2020)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.10.031015
ہے [31] M. Carrega, LM Cangemi, G. De Filippis, V. Cataudella, G. Benenti, and M. Sassetti, PRX Quantum 3, 010323 (2022)۔
https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.3.010323
ہے [32] بی مصرا اور ای سی جی سدرشن، جرنل آف میتھمیٹک فزکس 18، 756 (1977)۔
https://doi.org/10.1063/1.523304
ہے [33] اے جی کوف مین اور جی کریزکی، نیچر 405، 546 (2000)۔
https://doi.org/10.1038/35014537
ہے [34] AG Kofman اور G. Kurizki, Phys. Rev. Lett. 87، 270405 (2001)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.87.270405
ہے [35] AG Kofman اور G. Kurizki, Phys. Rev. Lett. 93، 130406 (2004)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.93.130406
ہے [36] N. Erez, G. Gordon, M. Nest, and G. Kurizki, Nature 452, 724 (2008)۔
https://doi.org/10.1038/nature06873
ہے [37] GA Álvarez, DDB Rao, L. Frydman, and G. Kurizki, Phys. Rev. Lett. 105، 160401 (2010)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.105.160401
ہے [38] ڈی ڈی بھکتواتسلا راؤ اور جی کریزکی، فز۔ Rev. A 83, 032105 (2011)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.83.032105
ہے [39] V. Mukherjee, AG Kofman, and G. Kurizki, Communications Physics 3, 8 (2020)۔
https://doi.org/10.1038/s42005-019-0272-z
ہے [40] اے داس اور وی مکھرجی، طبیعات۔ Rev. Research 2, 033083 (2020)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.033083
ہے [41] A. Aufféves, (2021), arXiv:2111.09241 [quant-ph]۔
https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.3.020101
آر ایکس سی: 2111.09241
ہے [42] جے پرائر، اے ڈبلیو چن، ایس ایف ہیولگا، اور ایم بی پلینیو، فز۔ Rev. Lett. 105، 050404 (2010)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.105.050404
ہے [43] AW Chin, A. Rivas, SF Huelga, and MB Plenio, Journal of Mathematical Physics 51, 092109 (2010)۔
https://doi.org/10.1063/1.3490188
ہے [44] اے گرگ، جے این اونوچک، اور وی امبیگاوکر، جرنل آف کیمیکل فزکس 83، 4491 (1985)۔
https://doi.org/10.1063/1.449017
ہے [45] A. نذیر اور G. Schaller، "The Reaction Coordinate Mapping in Quantum Thermodynamics،" Thermodynamics in the Quantum Regime: Fundamental Aspects and New Directions, Vol. 195، F. Binder، LA Correa، C. Gogolin، J. Anders، اور G. Adesso (2018) p. 551.
https://doi.org/10.1007/978-3-319-99046-0_23
ہے [46] I. de Vega, U. Scholwöck, and FA Wolf, Phys. Rev. B 92, 155126 (2015)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.92.155126
ہے [47] P. Strasberg, G. Schaller, TL Schmidt, and M. Esposito, Phys. Rev. B 97, 205405 (2018)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.97.205405
ہے [48] ایم پی ووڈس، ایم کریمر، اور ایم بی پلینیو، فز۔ Rev. Lett. 115، 130401 (2015)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.130401
ہے [49] ایم پی ووڈس اور ایم بی پلینیو، جرنل آف میتھمیٹیکل فزکس 57، 022105 (2016)۔
https://doi.org/10.1063/1.4940436
ہے [50] این شیراشی اور ایچ تاجیما، طبیعات۔ Rev. E 96, 022138 (2017)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevE.96.022138
ہے [51] M. Esposito, K. Lindenberg, and CV den Broeck, New Journal of Physics 12, 013013 (2010)۔
https://doi.org/10.1088/1367-2630/12/1/013013
ہے [52] D. Reeb and MM Wolf, New Journal of Physics 16, 103011 (2014)۔
https://doi.org/10.1088/1367-2630/16/10/103011
ہے [53] GT Landi اور M. Paternostro, Rev. Mod. طبیعیات 93، 035008 (2021)۔
https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.93.035008
ہے [54] P. Strasberg اور A. Winter, PRX Quantum 2, 030202 (2021)۔
https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.030202
ہے [55] اے دھر اور ڈی سین، فز۔ Rev. B 73, 085119 (2006)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.73.085119
ہے [56] A. دھر، K. سیٹو، اور P. Hänggi، طبیعیات۔ Rev. E 85, 011126 (2012)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevE.85.011126
ہے [57] D. Grimmer, E. Brown, A. Kempf, RB Mann, and E. Martín-Martínez, Phys. Rev. A 97, 052120 (2018)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.97.052120
ہے [58] آر آر کاماسکا اور جی ٹی لنڈی، فز۔ Rev. A 103, 022202 (2021)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.103.022202
ہے [59] H. Leitch, N. Piccione, B. Bellomo, and GD Chiara, (2021), arXiv:2108.11341 [quant-ph]۔
https://doi.org/10.1116/5.0072067
آر ایکس سی: 2108.11341
ہے [60] FL Curzon and B. Ahlborn, American Journal of Physics 43, 22 (1975)۔
https://doi.org/10.1119/1.10023
ہے [61] P. Strasberg, MG Díaz, and A. Riera-Campeny, Phys. Rev. E 104, L022103 (2021)۔
https://doi.org/10.1103/PhysRevE.104.L022103
ہے [62] A. Purkayastha, (2022), arXiv:2201.00677 [quant-ph]۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.105.062204
آر ایکس سی: 2201.00677
ہے [63] P. Pietzonka اور U. Seifert، Phys. Rev. Lett. 120، 190602 (2018)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.190602
ہے [64] G. Guarnieri، GT Landi، SR کلارک، اور J. Goold، Phys. Rev. Research 1, 033021 (2019)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevResearch.1.033021
ہے [65] AM Timpanaro, G. Guarnieri, J. Goold, and GT Landi, Phys. Rev. Lett. 123، 090604 (2019)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.090604
ہے [66] N. Van Horne, D. Yum, T. Dutta, P. Hänggi, J. Gong, D. Poletti, and M. Mukherjee, npj Quantum Information 6, 37 (2020)۔
https://doi.org/10.1038/s41534-020-0264-6
ہے [67] G. Watanabe، BP Venkatesh، P. Talkner، M.-J. ہوانگ، اور اے ڈیل کیمپو، فز۔ Rev. Lett. 124، 210603 (2020)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.210603
ہے [68] F. Barra، طبیعیات. Rev. Lett. 122، 210601 (2019)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.210601
ہے [69] KV Hovhannisyan, F. Barra, and A. Imparato, Phys. Rev. Research 2, 033413 (2020)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.033413
ہے [70] MT Michison, J. Goold, and J. Prior, Quantum 5, 500 (2021)۔
https://doi.org/10.22331/q-2021-07-13-500
ہے [71] P. Taranto, F. Bakhshinezhad, P. Schüttelkopf, F. Clivaz, اور M. Huber, Phys. Rev. اپلائیڈ 14، 054005 (2020)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevApplied.14.054005
ہے [72] M.-C چنگ اور I. Peschel، Phys. Rev. B 64, 064412 (2001)۔
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.64.064412
ہے [73] V. Eisler اور I. Peschel، Journal of Physics A: ریاضی اور نظریاتی 50، 284003 (2017)۔
https://doi.org/10.1088/1751-8121/aa76b5
کی طرف سے حوالہ دیا گیا
[1] فرنینڈو ایس فلہو، برونو اے این اکاساکی، کارلوس ای فرناڈز نوا، بارٹ کلیورین، اور کارلوس ای فیور، "تھرموڈائینامکس اور ترتیب وار تصادم براؤنین ذرات کی کارکردگی: ڈرائیونگ کا کردار"، آر ایکس سی: 2206.05819.
[2] فیلیپ بارا، "بار بار تعامل کے عمل سے چارج ہونے والی کوانٹم بیٹری میں کارکردگی کے اتار چڑھاؤ"، اینٹروپی 24 6، 820 (2022).
مذکورہ بالا اقتباسات سے ہیں۔ SAO/NASA ADS (آخری بار کامیابی کے ساتھ 2022-09-09 02:42:37)۔ فہرست نامکمل ہو سکتی ہے کیونکہ تمام ناشرین مناسب اور مکمل حوالہ ڈیٹا فراہم نہیں کرتے ہیں۔
On Crossref کی طرف سے پیش خدمت کاموں کے حوالے سے کوئی ڈیٹا نہیں ملا (آخری کوشش 2022-09-09 02:42:35)۔
یہ مقالہ کوانٹم میں کے تحت شائع کیا گیا ہے۔ Creative Commons انتساب 4.0 انٹرنیشنل (CC BY 4.0) لائسنس کاپی رائٹ اصل کاپی رائٹ ہولڈرز جیسے مصنفین یا ان کے اداروں کے پاس رہتا ہے۔
