Berlin 2014 – wissenschaftliches Programm

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Q: Fachverband Quantenoptik und Photonik

Q 21: Quantum information: Atoms and ions III

Q 21.7: Vortrag

Dienstag, 18. März 2014, 12:00–12:15, UDL HS3038

Eine Einzel-Ionen-Wärmekraftmaschine mit Wirkungsgrad über dem klassischen Carnot-Limit — •Johannes Roßnagel¹, Nicolas Tolazzi¹, Obinna Abah², Ferdinand Schmidt-Kaler¹, Kilian Singer¹ und Eric Lutz² — ¹QUANTUM, Institut für Physik, Universtität Mainz, Staudingerweg 7, 55128 Mainz — ²Department für Physik, Universität Erlangen-Nürnberg, 91058 Erlangen

Wir präsentieren einen Vorschlag für eine Wärmekraftmaschine, deren Arbeitsmedium aus einem einzelnen, gefangenen Ion besteht. Hierfür wird eine Paul-Falle mit Trichterförmiger Geometrie verwendet, die eine Umsetzung ungerichteter thermischer Bewegung in eine kohärente Schwingung erlaubt. Durch die Kopplung des Ions an zwei Wärmebäder bei unterschiedlichen Temperaturen durchläuft das System einen Otto-Kreisprozess. Eine solche Nano-Wärmekraftmaschine kann über einen weiten Bereich von Temperdifferenzen der Bäder bei maximal möglicher Ausgangsleistung betrieben werden [1]. Wir zeigen, dass der Wirkungsgrad bei maximaler Leistung der Maschine über die klassische Carnot-Grenze erhöht werden kann, wenn man eines der Wärmebäder durch ein nicht-klassisches, gequetschtes Bad ersetzt [2]. Wir präsentieren ausführliche Monte-Carlo Simulationen zu diesem System, sowie erste Schritte zur experimentellen Realisierung.

[1] O.Abah, J.Roßnagel, G.Jacob et al., PRL 109, 203006 (2012).

[2] J.Roßnagel, O.Abah, F.Schmidt-Kaler et al., arXiv:1308.5935 (2013) (submitted).