論文の概要: Measuring the thermodynamic cost of timekeeping

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2006.08670v1
• Date: Mon, 15 Jun 2020 18:17:44 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-13 20:08:42.792157
• Title: Measuring the thermodynamic cost of timekeeping
• Title（参考訳）: 時間維持の熱力学的コストの測定
• Authors: A.N. Pearson, Y. Guryanova, P. Erker, E.A. Laird, G.A.D. Briggs, M. Huber and N. Ares
• Abstract要約: 何らかの形では、全ての時計は時間経過を定量化するために高エントロピー状態への自然の進化を利用する。 理論的には、この古典時計の可能な最大精度は、ギット当たりのエントロピーに比例する。 精度とエントロピーの間に線形な関係があることと、クロックが理論的境界の桁数内で動作していることが分かる。
• 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: All clocks, in some form or another, use the evolution of nature towards higher entropy states to quantify the passage of time. Due to the statistical nature of the second law and corresponding entropy flows, fluctuations fundamentally limit the performance of any clock. This suggests a deep relation between the increase in entropy and the quality of clock ticks. Indeed, minimal models for autonomous clocks in the quantum realm revealed that a linear relation can be derived, where for a limited regime every bit of entropy linearly increases the accuracy of quantum clocks. But can such a linear relation persist as we move towards a more classical system? We answer this in the affirmative by presenting the first experimental investigation of this thermodynamic relation in a nanoscale clock. We stochastically drive a nanometer-thick membrane and read out its displacement with a radio-frequency cavity, allowing us to identify the ticks of a clock. We show theoretically that the maximum possible accuracy for this classical clock is proportional to the entropy created per tick, similar to the known limit for a weakly coupled quantum clock but with a different proportionality constant. We measure both the accuracy and the entropy. Once non-thermal noise is accounted for, we find that there is a linear relation between accuracy and entropy and that the clock operates within an order of magnitude of the theoretical bound.
• Abstract（参考訳）: すべての時計は、何らかの形で、より高いエントロピー状態に向かって自然の進化を用いて時間の経過を定量化する。 第二法則の統計的性質と対応するエントロピー流のため、ゆらぎはあらゆる時計の性能を基本的に制限する。 これはエントロピーの増加と時計の音質との深い関係を示唆している。 実際、量子領域における自律クロックの最小モデルは線形関係を導出できることを明らかにし、そこでは制限されたレジームに対してエントロピーのすべてのビットが線形に量子クロックの精度を増加させる。 しかし、そのような線形関係は、より古典的なシステムへと進むときに持続できるのだろうか? ナノスケール時計における熱力学的関係に関する最初の実験的研究を提示し、肯定的に答える。 我々は、ナノメートルの厚さの膜を確率的に駆動し、その変位を高周波キャビティで読み上げ、時計のくちばしを識別する。 理論的には、この古典時計の最大精度は、弱い結合量子時計の既知の極限と似ているが、比例定数が異なる、一点当たりのエントロピーに比例することを示している。 正確さとエントロピーの両方を測定します 非熱雑音が考慮されると、精度とエントロピーの間に線形な関係があり、時計は理論境界の桁内で動作することが分かる。

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