論文の概要: Exponential improvement for quantum cooling through finite-memory effects

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.00323v2
• Date: Thu, 5 Nov 2020 10:37:35 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-27 05:32:37.766019
• Title: Exponential improvement for quantum cooling through finite-memory effects
• Title（参考訳）: 有限メモリ効果による量子冷却の指数的改善
• Authors: Philip Taranto, Faraj Bakhshinezhad, Philipp Sch\"uttelkopf, Fabien Clivaz, and Marcus Huber
• Abstract要約: 量子冷却におけるメモリの影響について検討する。 量子ビットの場合、我々の限界は熱バスアルゴリズムの冷却と一致する。 本稿では,すべての標準手順を上回り,適応的なステップワイド最適プロトコルについて述べる。
• 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: Practical implementations of quantum technologies require preparation of states with a high degree of purity---or, in thermodynamic terms, very low temperatures. Given finite resources, the Third Law of thermodynamics prohibits perfect cooling; nonetheless, attainable upper bounds for the asymptotic ground state population of a system repeatedly interacting with quantum thermal machines have been derived. These bounds apply within a memoryless (Markovian) setting, in which each refrigeration step proceeds independently of those previous. Here, we expand this framework to study the effects of memory on quantum cooling. By introducing a memory mechanism through a generalized collision model that permits a Markovian embedding, we derive achievable bounds that provide an exponential advantage over the memoryless case. For qubits, our bound coincides with that of heat-bath algorithmic cooling, which our framework generalizes to arbitrary dimensions. We lastly describe the adaptive step-wise optimal protocol that outperforms all standard procedures.
• Abstract（参考訳）: 量子技術の実践的な実装には、高い純度を持つ状態の調製が必要であり、熱力学的には非常に低温である。 有限資源が与えられたとき、熱力学の第3法則は完全冷却を禁止するが、量子熱機械と繰り返し相互作用する系の漸近基底状態の上限が導かれる。 これらの境界はメモリレス(マルコフ)設定で適用され、各冷凍工程は以前のものと独立に進行する。 ここでは、この枠組みを拡張して、メモリが量子冷却に与える影響を研究する。 マルコフ埋め込みを許容する一般化衝突モデルによるメモリ機構の導入により、メモリレスの場合よりも指数関数的に有利な達成可能な境界を導出する。 量子ビットについては、我々のフレームワークが任意の次元に一般化する熱バスアルゴリズムの冷却と一致する。 最後に、全ての標準手順に勝る適応ステップワイズ最適プロトコルについて述べる。

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