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使用单自旋量子比特的量子热机类比

Analog of a Quantum Heat Engine Using a Single-Spin Qubit.

作者信息

Ono K, Shevchenko S N, Mori T, Moriyama S, Nori Franco

机构信息

Advanced Device Laboratory, RIKEN, Wako-shi, Saitama 351-0198, Japan.

CEMS, RIKEN, Wako-shi, Saitama 351-0198, Japan.

出版信息

Phys Rev Lett. 2020 Oct 16;125(16):166802. doi: 10.1103/PhysRevLett.125.166802.

DOI:10.1103/PhysRevLett.125.166802
PMID:33124837
Abstract

A quantum two-level system with periodically modulated energy splitting could provide a minimal universal quantum heat machine. We present the experimental realization and the theoretical description of such a two-level system as an impurity electron spin in a silicon tunnel field-effect transistor. In the incoherent regime, the system can behave analogously to either an Otto heat engine or a refrigerator. The coherent regime could be described as a superposition of those two regimes, producing specific interference fringes in the observed source-drain current.

摘要

一个具有周期性调制能量分裂的量子二能级系统可以提供一个最小的通用量子热机。我们展示了这样一个二能级系统作为硅隧道场效应晶体管中的杂质电子自旋的实验实现和理论描述。在非相干 regime 中,该系统的行为可以类似于奥托热机或制冷机。相干 regime 可以描述为这两种 regime 的叠加,在观测到的源漏电流中产生特定的干涉条纹。

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