論文の概要: Gibbs mixing of partially distinguishable photons with a polarising
beamsplitter membrane
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2006.00613v3
- Date: Thu, 5 Nov 2020 23:45:18 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-17 20:35:48.892608
- Title: Gibbs mixing of partially distinguishable photons with a polarising
beamsplitter membrane
- Title（参考訳）: 偏光ビームスプリッター膜を用いた部分識別光子のgibbs混合
- Authors: Zo\"e Holmes, Florian Mintert and Janet Anders
- Abstract要約: ギブスの思考実験を部分的に区別可能な量子気体に一般化する光学的セットアップについて述べる。
ガスの混合による作用は, 顕微鏡膜の変位に伴う電位エネルギーと関係があることが判明した。
我々の発見はギブスの量子状態への混合を一般化し、量子気体を用いた新しい量子熱力学(思考)実験の扉を開く。
- 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: For a thought experiment concerning the mixing of two classical gases, Gibbs
concluded that the work that can be extracted from mixing is determined by
whether or not the gases can be distinguished by a semi-permeable membrane;
that is, the mixing work is a discontinuous function of how similar the gases
are. Here we describe an optomechanical setup that generalises Gibbs' thought
experiment to partially distinguishable quantum gases. Specifically, we model
the interaction between a polarising beamsplitter, that plays the role of a
semi-permeable membrane, and two photon gases of non-orthogonal polarisation.
We find that the work arising from the mixing of the gases is related to the
potential energy associated with the displacement of the microscopic membrane,
and we derive a general quantum mixing work expression, valid for any two
photon gases with the same number distribution. The quantum mixing work is
found to change continuously with the distinguishability of the two polarised
gases. In addition, fluctuations of the work on the microscopic membrane become
important, which we calculate for Fock and thermal states of the photon gases.
Our findings generalise Gibbs' mixing to the quantum regime and open the door
for new quantum thermodynamic (thought) experiments with quantum gases with
non-orthogonal polarisations and microscopic pistons that can distinguish
orthogonal polarisations.
- Abstract（参考訳）: 2つの古典気体の混合に関する思考実験において、ギブスは、混合から抽出できる作業は半透過性膜によって区別できるかどうかによって決定される、すなわち、混合作業は気体がどの程度類似しているかという不連続な機能である、と結論付けた。
ここではギブスの思考実験を部分的に区別可能な量子気体に一般化する光学的設定について述べる。
具体的には、半透過性膜の役割を担う偏光ビームスプリッターと、非直交偏光の2つの光子ガスとの相互作用をモデル化する。
ガスの混合によって生じる研究は、微視的膜の変位に伴うポテンシャルエネルギーと関連し、同じ数分布を持つ2つの光子ガスに対して有効な一般的な量子混合計算式を導出する。
量子混合処理は、2つの偏光気体の識別可能性によって連続的に変化する。
さらに, 光子ガスのフォックおよび熱状態を計算するために, 顕微鏡膜の研究の揺らぎが重要となる。
我々はギブスの量子構造への混合を一般化し、非直交偏光を持つ量子気体と直交偏光を区別できる微視的ピストンによる新しい量子熱力学実験の扉を開く。
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