論文の概要: Maximizing free energy gain
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/1705.00041v2
- Date: Mon, 03 Feb 2025 20:33:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-05 14:54:07.512561
- Title: Maximizing free energy gain
- Title（参考訳）: 自由エネルギーゲインの最大化
- Authors: Artemy Kolchinsky, Iman Marvian, Can Gokler, Zi-Wen Liu, Peter Shor, Oles Shtanko, Kevin Thompson, David Wolpert, Seth Lloyd,
- Abstract要約: 自由エネルギーの利得がシステムの初期状態にどのように依存するかを考察する。
我々は、他の最適初期状態ではなく、最適初期状態を用いて得られる自由エネルギーを関係づける公式を導出する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.039646578632638
- License:
- Abstract: Maximizing the amount of work harvested from an environment is important for a wide variety of biological and technological processes, from energy-harvesting processes such as photosynthesisto energy storage systems such as fuels and batteries. Here we consider the maximization of free energy -- and by extension, the maximum extractable work -- that can be gained by a classical or quantum system that undergoes driving by its environment. We consider how the free energy gain depends on the initial state of the system, while also accounting for the cost of preparing the system. We provide simple necessary and sufficient conditions for increasing the gain of free energy by varying the initial state. We also derive simple formulae that relate the free energy gained using the optimal initial state rather than another suboptimal initial state. Finally, we demonstrate that the problem of finding the optimal initial state may have two distinct regimes, one easy and one difficult, depending on the temperatures used for preparation and work extraction. We illustrate our results on a simple model of an information engine.
- Abstract（参考訳）: 環境から採取した作業の最大化は、燃料や電池などのエネルギー貯蔵システムへの光合成などのエネルギーハーベスティングプロセスから、様々な生物学的および技術プロセスにおいて重要である。
ここでは、自由エネルギーの最大化、および拡張により、その環境によって駆動される古典的または量子システムによって得られる最大抽出可能な仕事の最大化について考察する。
自由エネルギーの利得がシステムの初期状態にどのように依存するかを考察するとともに,システム構築のコストも考慮する。
初期状態を変化させることで、自由エネルギーの利得を増大させるための、簡便で十分な条件を提供する。
また、他の準最適初期状態ではなく、最適初期状態を用いて得られる自由エネルギーを関連づける単純な式も導出する。
最後に、最適初期状態を見つけるという問題は、準備と作業の抽出に使用される温度に応じて、容易かつ困難である2つの異なる状態を持つことを実証する。
本稿では,情報エンジンの簡単なモデルについて述べる。
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