有效两能级系统的最优有限时间热力学
对于纳米和介观系统而言,由于涨落在小系统动力学中扮演着关键角色,如何优化热能向功的转化并最小化耗散是一个复杂挑战。本研究将Esposito等人发表于《欧洲物理快报》(2010年89卷20003页)的工作进行推广,实现了在所有驱动速度下优化控制策略,从而从任何有效的二能级系统中提取最大功。这类二能级系统常源于对自由度的粗粒化处理——这也是获得“现实世界”二能级系统时难以避免的步骤。特别值得注意的是,即便系统具有潜在的量子动力学特性,只要其粗粒化过程能导出马尔可夫主方程,我们的方法仍然适用。研究人员分析了这些系统的有限时间热力学特性,发现了与粗粒化尺度相关的热力学最优控制协议,并基于此推导出适用于有效二能级系统任何转换过程的速限定律。
