Multi-qubit fuels

Son on yılda, kuantum ısı motorları için yakıt olarak kullanılabilen termal olmayan rezervuarların özelliklerini anlamak için büyük bir gelişme olmuştur. Bu motorların verimliliği klasik Carnot sınırını aşabilir ve bu motorlar tek bir ısı rezervuarı ve bir bilgi deposuyla bile çalışabilir. Bu tür termal olmayan rezervuarların örneklerinden biride kuantum uyumlu parçacık kümeleridir. Kuantum uyumlu yakıtların avantajlarından yararlanmanın önündeki en önemli engel de eşevresizliktir. Parçacıkların sayısının artırılması ve dolayısıyla uyumluluğun artması bu engeli ortadan kaldırabilir. Bununla birlikte, bu tür termal olmayan rezervuarların analitik çalışmaları sadece üç¸ tane uyumlu parçacığa kadar incelenmiş¸ ve genel uyumlu çoklu parçacık yakıtlar için sonuçlar nümerik olarak elde edilmiştir. Bu tez çalışmasında, biz analitik olarak uyumluluğun N-qubit kümelerle, çalışma akışkanları ile etkileşimleri açısından, sınıflandırılabileceğini gösterdik. Bu uyumlu N-qubit kümelenmelerinin, çalışma modunu tutarlı bir şekilde hareket ettirebildiğini, ya da etkili sıkışmış¸ termal rezervuarı kurmak için kullanılabileceğini gösteriyoruz. Çalışma modunun sabit durum sıcaklığının, kümedeki qubit sayısı ile doğrusal veya kuadratik olarak ölçeklenebileceğini göstermekteyiz. Modelimizi kullanarak bir Otto motoru da tasarlıyoruz ve verimlik sınırının artırabileceğimizi gösteriyoruz. Son olarak, modelimizi bir devre QED platformunda nasıl uygulayabileceğimizi öneriyoruz.