量子可逆性を利用した微小熱機関の有限時間操作プロトコル構築に関する研究

利用量子可逆性构建微热发动机有限时间运行协议的研究

• 批准号: 22K03467
• 负责人: 内山 智香子
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: University of Yamanashi
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03467/
• 关键词: 量子熱機関; 量子コヒーレンス; 非マルコフ効果; 微小熱機関; 量子可逆性

我々の日常生活で取り扱う物質の熱的な性質は，熱力学によって理解・記述されている．その代表的な成果は蒸気機関や内燃機関などの熱機関として結実し，われわれの生活を支えている．しかし，熱機関においてエネルギー変換の媒体として利用される作業媒質のスケールをどのように変化しても，熱力学が成り立つのか，また，熱機関の効率は作業媒質の大きさによってどのように変化するのか，という問いに対する取り組みが盛んに行われている．特に，作業媒質を原子・分子といったミクロなスケールの実体とした微小熱機関に関する理論研究が加速している．のみならず，量子技術の急速な進展を背景に，実験も数多く行われている．しかし熱機関に量子力学的視点を持ち込む際，「量子性」の果たす役割の明確化は未だ挑戦的な課題として残されている．本研究は，この量子性として特に，量子コヒーレンスと，熱浴の相関時間程度の短時間領域の振る舞い（非マルコフ効果）の量子可逆性に注目し，量子熱機関の熱効率への影響を明らかにすることを目的とする．具体的には， 1/2スピンを作業媒質とし，各過程を有限時間で操作するモデルを考え，量子可逆性が熱機関効率を向上させる条件を探索し，「量子性」を利用した有限時間操作可能な微小熱機関の理論構築を行うことを目指している．本研究の開始にあたり，今年度は熱機関を構成する基本要素に分けて検討を行った．まず，1/2スピンが熱浴と相互作用している系において，量子コヒーレンスが果たす役割についてのエネルギー的視点からの考察を行い，論文発表を行った．また，量子コヒーレンスの制御の具体的実装提案を見越して，回転磁場の影響を取り込んだ完全係数統計の枠組みを整え，量子ドットー電子溜系に適用を行った結果について，日本物理学会および国際会議にて発表を行った．

The nature of heat of matter in our daily life is described in thermodynamics. The representative of the achievement is the internal combustion engine, the internal combustion engine and the internal combustion engine. In addition, the heat transfer medium and the heat transfer medium used in the heat transfer medium are changed, and thermodynamics is established. The heat transfer efficiency of the heat transfer medium is changed, and the heat transfer medium is changed. In particular, the theoretical study of working medium atoms and molecules is accelerating. In the background of rapid progress in quantum science and technology, there are many ways to go. When the viewpoint of quantum mechanics of thermal mechanism is maintained, the result of quantum property is clarified and the problem of quantum mechanics is not solved. This study focuses on quantum reversibility of quantum thermal mechanism, quantum thermal mechanism and its influence on thermal efficiency. Specifically, 1/2 of the working medium, the finite time operation of each process, the quantum reversibility, the upward conditions of the thermal efficiency, the utilization of the quantum property, the finite time operation, the theoretical construction of the micro thermal mechanism, etc. This study began with a discussion of the basic elements of the thermal mechanism. 1/2 of the heat bath interaction, the system of quantum chemistry, the effect of quantum chemistry, the viewpoint of quantum chemistry, the paper presents. The detailed implementation proposal of quantum quantum physics system control is proposed, and the influence of return magnetic field is selected. The complete coefficient statistics are adjusted, and the quantum physics system is applied. The results are presented at the International Conference of the Japanese Physical Society.