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机构名称：
¥ 1.0
热机通常通过与不同（正）温度的热浴交换热量来运行。然而，非热浴可能会显著提高性能。我们在这里通过实验分析了单原子量子奥托发动机的功率输出，该发动机是在单个铯原子的准自旋态与原子铷浴相互作用时实现的。通过测量准自旋态的时间分辨布居，我们确定了发动机有效自旋温度和量子涨落循环过程中的动态，并借助香农熵对其进行了量化。我们发现，在负温度范围内功率会增强，并且在最大熵的一半时达到最大值。从定量上讲，与在正温度下运行相比，在负有效温度下运行我们的发动机可将功率提高高达 30%，甚至在无限温度下也是如此。同时，进入负温度区可以将熵降低到接近零的值，从而在高功率输出下提供高度稳定的运行。此外，我们通过改变工作介质的能级数，以数值方式研究了希尔伯特空间的大小对量子引擎性能的影响。我们的工作为高功率和高效单原子量子引擎运行中的波动控制铺平了道路。
arXiv:2207.09272v1 [quant-ph] 2022 年 7 月 19 日
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