非厄米 XY 模型中具有解耦空闲能级的量子奥托引擎

该工作研究了具有交变虚部磁场双量子比特非厄米XY模型中的量子奥托循环。该系统的能谱自然地解耦为一对随外场变化的工作能级,以及一对完全不依赖外场的空闲能级,从而在物理自旋模型中首次实现了de~Oliveira与Jonathan [Phys. Rev. E 104, 044133 (2021)] 提出的空闲能级量子热机架构的具体微观体现。调节非厄米参数eta_0会驱动系统从净功为负且从热库吸收净热的耗散区间,连续相变至真正的热机工作模式,同时提升输出功和效率。随着eta_0在稳定的PT未破缺相内增大,热机效率显著上升,达到卡诺极限的相当大一部分。该效应源于空闲能级间隙的压缩,这重新分配了热态与冷态平衡时的能级占据权重,从而调控了吸收的热量。净功表达式的分子与eta_0无关,而分母则通过双曲余弦函数间接依赖于eta_0——这是空闲能级控制机制的数学根源。该工作详细分析了这些结果对参数变化的鲁棒性,将非厄米控制与厄米极限进行了关键比较,并提出了一个具体的离子阱量子模拟器实验方案。该研究结果表明,非厄米性可作为调控量子热机工作模式与性能的不可或缺工具。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-06-21 09:30

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