論文の概要: Thermodynamics of Optical Bloch Equations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2001.08033v4
- Date: Wed, 7 Oct 2020 09:28:25 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-06 07:06:37.087091
- Title: Thermodynamics of Optical Bloch Equations
- Title(参考訳): 光ブロッホ方程式の熱力学
- Authors: Cyril Elouard, David Herrera-Mart\'i, Massimiliano Esposito and Alexia
Auff\`eves
- Abstract要約: 本研究では,熱浴の存在下での量子ビット(量子ビット)と準共鳴駆動場との間のエネルギーのコヒーレント交換について検討する。
我々は、動的マスター方程式の導出に類似した方法論を用いて、得られた式を粗粒化する。
我々の発見は、より大きなオープン量子システムに容易に拡張できる。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Optical Bloch Equations (OBE) describe the coherent exchange of energy
between a quantum bit (qubit) and a quasi-resonant driving field in the
presence of a thermal bath. Despite it being an ubiquitous process in quantum
technologies, a sound thermodynamic analysis is still missing. We hereby
provide such an analysis, by deriving the relevant framework from first
principles. Building on a microscopic model of the bath, we first express heat,
work and entropy production for the closed qubit-bath system where these
definitions are unambiguous. We coarse-grain the obtained expressions, using a
methodology similar to the derivation of the dynamical master equation and
giving rise to consistent expressions of the First and Second Law. We verify
that long coarse graining times yield the Floquet Master Equation and its
already known thermodynamic description. Conversely, short coarse-graining
times yield the OBE and its consistent thermodynamic framework, whose variables
explicitly depend on the quantum coherences in the qubit's energy basis. These
quantum signatures in the heat and in the entropy production flows allow us to
characterize a genuinely quantum non-equilibrium situation, where the
coherences created by the driving field are continuously erased by the bath.
Our findings can be readily extended to larger open quantum systems. They carry
the seeds for future thermodynamic analyses of quantum gates and the design of
quantum engines in the strong coherent driving regime.
- Abstract(参考訳): 光ブロック方程式(OBE)は、熱浴の存在下での量子ビット(量子ビット)と準共鳴駆動場の間のエネルギーのコヒーレント交換を記述する。
量子技術におけるユビキタスなプロセスであるにもかかわらず、音の熱力学解析はまだ欠落している。
ここでは,関連するフレームワークを第一原理から導出することにより,このような分析を行う。
浴槽の微視的モデルに基づいて、これらの定義が曖昧である閉キュービットバス系の熱、仕事、エントロピー生成を最初に表現する。
得られた式を、動的マスター方程式の導出に類似した方法論を用いて粗粒化し、第1法と第2法則の一貫性のある表現をもたらす。
我々は、長い粗粒化時間がフロケマスター方程式とその既知の熱力学的記述をもたらすことを検証した。
逆に、短い粗粒化時間はOBEとその一貫した熱力学の枠組みを生み出し、その変数はキュービットのエネルギー基底の量子コヒーレンスに依存する。
これらの熱およびエントロピー生成フローにおける量子シグネチャは、運転場によって生成されるコヒーレンスが浴槽によって連続的に消去される真の量子非平衡状態を特徴づけることができる。
我々の発見は、より大きなオープン量子システムに容易に拡張できる。
それらは将来の量子ゲートの熱力学解析と強いコヒーレント駆動状態における量子エンジンの設計のための種を運ぶ。
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