論文の概要: Autonomous Quantum Devices: When Are They Realizable without Additional Thermodynamic Costs?

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/1912.05562v2
• Date: Thu, 9 Mar 2023 22:58:10 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-31 18:56:13.476098
• Title: Autonomous Quantum Devices: When Are They Realizable without Additional Thermodynamic Costs?
• Title（参考訳）: 自律型量子デバイス:追加の熱力学コストなしでいつ実現できるのか?
• Authors: Mischa P. Woods and Micha{\l} Horodecki
• Abstract要約: ユニタリ演算は、量子熱力学理論において「自由」な資源と見なされている。 ここでは、インタラクションをオン/オフにすることで、一元論を自律的に実装できる補助制御システムを含む。 我々は、制御装置の品質に関する条件を導出し、熱力学の法則が変化しないことを証明し、良い量子時計を利用することで、量子力学の法則がバックリアクションを十分に小さくすることで、これらの条件が満足できることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.13844779265721088
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The resource theory of quantum thermodynamics has been a very successful theory and has generated much follow-up work in the community. It requires energy-preserving unitary operations to be implemented over a system, bath, and catalyst as part of its paradigm. So far, such unitary operations have been considered a "free" resource in the theory. However, this is only an idealization of a necessarily inexact process. Here, we include an additional auxiliary control system which can autonomously implement the unitary by turning an interaction "on or off". However, the control system will inevitably be degraded by the backaction caused by the implementation of the unitary. We derive conditions on the quality of the control device so that the laws of thermodynamics do not change and prove - by utilizing a good quantum clock - that the laws of quantum mechanics allow the backreaction to be small enough so that these conditions are satisfiable. Our inclusion of nonidealized control into the resource framework also raises interesting prospects, which were absent when considering idealized control. Among other things, the emergence of a third law without the need for the assumption of a light cone. Our results and framework unify the field of autonomous thermal machines with the thermodynamic quantum resource-theoretic one, and lay the groundwork for all quantum processing devices to be unified with fully autonomous machines.
• Abstract（参考訳）: 量子熱力学の資源理論は非常に成功した理論であり、コミュニティで多くの追随の仕事を生み出した。 それは、そのパラダイムの一部としてシステム、浴、触媒上に実装されるエネルギー保存ユニタリ演算を必要とする。 これまでのところ、このようなユニタリ操作は理論の「自由」な資源と見なされてきた。 しかし、これは必ずしも不正確なプロセスの理想化にすぎない。 ここでは、インタラクションをオン/オフにすることで、ユニタリを自律的に実装できる追加の補助制御システムを含める。 しかし、制御システムは、ユニタリの実装によるバックアクションによって必然的に劣化する。 我々は、熱力学の法則が変化しないよう制御装置の品質に関する条件を導出し、量子力学の法則が反反応を十分に小さくし、これらの条件が満足できるような優れた量子時計を利用することで証明する。 リソースフレームワークに非理想化制御を組み込むことは、理想化制御を考えるときに欠如している興味深い見通しも生み出します。 とりわけ、光円錐の仮定を必要とせずに第三法則が出現すること。 我々の研究成果とフレームワークは、熱力学量子資源理論による自律型熱機械の分野を統一し、全量子処理装置を完全自律型機械に統合するための基礎研究を展開する。

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