相对论量子热机:利用相对论效应超越卡诺效率
该研究团队探究了一种基于三级微波激射器的量子热机装置,其系统-热库相互作用采用Unruh-DeWitt型耦合模型构建。研究模型中,单个或双热库相对于工作介质发生相对论性运动时,运动引发的多普勒效应会重塑热库能谱,从而改变能量交换速率,使装置在有限功率下突破卡诺效率极限运行。通过数值分析效率-功率曲线族,研究人员推导出广义卡诺界限的解析表达式——该公式在极限情况下可退化为经典卡诺极限。值得注意的是,多普勒能谱重塑会改变热机与制冷机运行模式的边界条件,使得即使在缺乏温度梯度的情况下仍可实现正功输出。这些发现确立了相对论性运动作为一种新型热力学资源的地位。
