相互作用玻色-爱因斯坦凝聚体中的有限时间热制冷机

该研究团队对一个通过三维弱相互作用玻色-爱因斯坦凝聚态(BEC)实现的有限时间热力学制冷循环进行了数值研究。该实验装置由三个空间分离的凝聚态组成——系统、活塞和热库——通过随时间变化的势垒耦合,实现压缩、膨胀和接触冲程。研究人员采用随机金兹堡-朗道方程生成有限温度初始态,并使用截断的格罗斯-皮塔耶夫斯基方程模拟后续动力学过程。温度测量采用动量空间测温法,可分别估算各凝聚态的温度。研究发现,尽管存在质量转移和声波激发,该方案在连续循环中仍能实现有效制冷:首轮循环使温度降低约20%,第二轮循环产生额外但减弱的制冷效果,最终较初始状态实现约27%的冷却效果。这项成果表明,相互作用的BEC在现实条件下能够维持有限时间量子热循环,并为探索不同制冷方案、优化控制协议以及绝热捷径提供了研究平台。

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提交arXiv: 2026-02-26 15:02

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