Effects of magnetic anisotropy on three-qubit antiferromagnetic thermal machines

反铁磁性 凝聚态物理 量子位元 各向异性 热的 磁各向异性 材料科学 物理 量子 磁场 量子力学 磁化 热力学
作者
Bastián Castorene,Francisco J. Peña,Ariel Norambuena,Sergio E. Ulloa,Cristóbal Araya,P. Vargas
出处
期刊:Physical review [American Physical Society]
卷期号:110 (4) 被引量:1
标识
DOI:10.1103/physreve.110.044135
摘要

This study investigates the anisotropic effects on a system of three qubits with chain and ring topology, described by the antiferromagnetic Heisenberg $XXX$ model subjected to a homogeneous magnetic field. We explore the Stirling and Otto cycles and find that easy-axis anisotropy significantly enhances engine efficiency across all cases. At low temperatures, the ring configuration outperforms the chain on both work and efficiency during the Stirling cycle. Additionally, in both topologies, the Stirling cycle achieves Carnot efficiency with finite work at quantum critical points. In contrast, the quasistatic Otto engine also reaches Carnot efficiency at these points but yields no useful work. Notably, the Stirling cycle exhibits all thermal operational regimes---engine, refrigerator, heater, and accelerator---unlike the quasistatic Otto cycle, which functions only as an engine or refrigerator.

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