Quantum antidot with Aharonov-Bohm f lux as a Quantum Otto Engine

Abstract

En este trabajo, proponemos un motor cuántico de Otto (QOE por sus siglas en inglés) que trabaja con un electrón sin spin en una trampa de punto cuántico, donde hemos añadido la influencia de un antidot cuántico (QAD) y flujo de Aharonov-Bohm (AB-flux). Comparamos la formulación quasi-estática "usual" de procesos adiabáticos e isocóricos con su formulación cuántica. En contraste con el sistema de punto cuántico sin spin, añadir QAD y AH-flux produce zonas en el diagrama temperatura vs campo magnético externo donde ocurre effecto magnetocalórico (MCE) directo. Encontramos que trabajando tanto en MCE directo o inverso, el ciclo se comporta como un motor (calor convertido en trabajo). En todos los casos analizados, el trabajo y eficiencia quasi-estático supera al cuántico como se espera

In this work, we propose a Quantum Otto Engine (QOE) made by a spinless electron trapped in a quantum dot, in addition to a quantum anti-dot (QAD) and an Aharonov-Bohm flux (AB-flux). We compare the quasistatic "usual" formulation of adiabatic and isochoric processes with their quantum definition. In contrast with the spineless quantum dot system, the addition of QAD and AB-flux produce zones in the parameter temperature vs external magnetic f ield diagram where a direct magnetocaloric effect (MCE) is found and thus gives us the freedom to work both on direct and inverse MCE regimes. It is found that working on either MCE zone, the cycle shows the behavior of a heat engine (heat applied results in positive work output). In every case analyzed, quasistatic work and efficiency are greater than their quantum counterpart as expected