1Centro internazionale per la teoria delle tecnologie quantistiche, Università di Danzica, Wita Stwosza 63, 80-308 Danzica, Polonia
2Istituto di informatica teorica e applicata, Accademia polacca delle scienze, Bałtycka 5, 44-100 Gliwice, Polonia
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La seconda legge della termodinamica utilizza il cambiamento nell'energia libera dei sistemi macroscopici per stabilire un limite al lavoro svolto. L'ergotropia svolge un ruolo simile negli scenari microscopici ed è definita come la massima quantità di energia che può essere estratta da un sistema mediante un'operazione unitaria. In questa analisi, quantifichiamo quanta ergotropia può essere indotta su un sistema come risultato dell'interazione del sistema con un bagno termale, con la prospettiva di usarlo come fonte di lavoro svolto da macchine microscopiche. Forniamo il limite fondamentale sulla quantità di ergotropia che può essere estratta dall'ambiente in questo modo. Il limite è espresso in termini di differenza di energia libera di non equilibrio e può essere saturato nel limite della dimensione infinita dell'Hamiltoniana del sistema. Il processo di estrazione dell'ergotropia che porta a questa saturazione viene analizzato numericamente per sistemi a dimensione finita. Inoltre, applichiamo l'idea dell'estrazione dell'ergotropia dall'ambiente nella progettazione di una nuova classe di motori termici a corsa, che chiamiamo motori a ciclo aperto. L'efficienza e la produzione del lavoro di queste macchine possono essere completamente ottimizzate per sistemi di dimensioni 2 e 3 e l'analisi numerica è fornita per dimensioni superiori.
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Citato da
[1] RR Rodriguez, B. Ahmadi, G. Suarez, P. Mazurek, S. Barzanjeh e P. Horodecki, "Controllo quantico ottimale della ricarica delle batterie quantistiche", arXiv: 2207.00094.
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