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用于分数幂律势的量子齐拉德引擎。

Quantum Szilard engine for the fractional power-law potentials.

作者信息

Aydiner Ekrem

机构信息

Department of Physics, Faculty of Science, İstanbul University, 34134, Istanbul, Turkey.

出版信息

Sci Rep. 2021 Jan 15;11(1):1576. doi: 10.1038/s41598-020-80639-w.

DOI:10.1038/s41598-020-80639-w
PMID:33452358
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7810992/
Abstract

In this study, we consider the quantum Szilárd engine with a single particle under the fractional power-law potential. We suggest that such kind of the Szilárd engine works a Stirling-like cycle. We obtain energy eigenvalues and canonical partition functions for the degenerate and non-degenerate cases in this cycle process. By using these quantities we numerically compute work and efficiency for this thermodynamic cycle for various power-law potentials with integer and non-integer exponents. We show that the presented simple engine also yields positive work and efficiency. We discuss the importance of fractional dynamics in physics and finally, we conclude that fractional calculus should be included in the fields of quantum information and thermodynamics.

摘要

在本研究中,我们考虑处于分数幂律势下的单粒子量子齐拉德引擎。我们提出这种齐拉德引擎工作在一个类似斯特林循环的循环上。我们获得了该循环过程中简并和非简并情形下的能量本征值和正则配分函数。通过使用这些量,我们对具有整数和非整数指数的各种幂律势的这个热力学循环进行了功和效率的数值计算。我们表明所提出的简单引擎也能产生正的功和效率。我们讨论了分数动力学在物理学中的重要性,最后,我们得出结论,分数微积分应该被纳入量子信息和热力学领域。

https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/39f5/7810992/4b91e6311808/41598_2020_80639_Fig2_HTML.jpg
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