論文の概要: Single-Atom Verification of the Information-Theoretical Bound of
Irreversibility at the Quantum Level
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2007.02027v1
- Date: Sat, 4 Jul 2020 07:20:31 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-11 08:14:42.872871
- Title: Single-Atom Verification of the Information-Theoretical Bound of
Irreversibility at the Quantum Level
- Title（参考訳）: 量子レベルでの不可逆性の情報理論境界の単一原子検証
- Authors: J. W. Zhang, K. Rehan, M. Li, J. C. Li, L. Chen, S.-L. Su, L.-L. Yan,
F. Zhou and M. Feng
- Abstract要約: 量子力学的な方法で、エントロピー生成に関する情報理論境界の第一の理論予測と実験的探索を報告する。
我々の発見は、あらゆる量子熱力学過程の基本であり、従来の古典的熱力学に対する量子熱力学の多くの違いと複雑さを示している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.11242503819703256
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantitative measure of disorder or randomness based on the entropy
production characterizes thermodynamical irreversibility, which is relevant to
the conventional second law of thermodynamics. Here we report, in a quantum
mechanical fashion, the first theoretical prediction and experimental
exploration of an information-theoretical bound on the entropy production. Our
theoretical model consists of a simplest two-level dissipative system driven by
a purely classical field, and under the Markovian dissipation, we find that
such an information-theoretical bound, not fully validating quantum relaxation
processes, strongly depends on the drive-to-decay ratio and the initial state.
Furthermore, we carry out experimental verification of this
information-theoretical bound by means of a single spin embedded in an
ultracold trapped $^{40}$Ca$^{+}$ ion. Our finding, based on a two-level model,
is fundamental to any quantum thermodynamical process and indicates much
difference and complexity in quantum thermodynamics with respect to the
conventionally classical counterpart.
- Abstract（参考訳）: エントロピー生成に基づく乱れや乱れの定量的測定は、従来の熱力学の法則と関連する熱力学的不可逆性を特徴付ける。
ここでは,量子力学的手法を用いて,エントロピー生成に結びついた情報理論を初めて予測し,実験的に検討する。
我々の理論モデルは、純粋に古典的場によって駆動される最も単純な2段階の散逸系から成り、マルコフ散逸の下では、そのような情報理論的な境界は、量子緩和過程を完全に検証するものではなく、駆動-決定比と初期状態に大きく依存していることがわかった。
さらに、超低温に閉じ込められた$^{40}$ca$^{+}$イオンに埋め込まれた単一のスピンによって、この情報理論的な境界を実験的に検証する。
2段階のモデルに基づく我々の発見は、あらゆる量子熱力学過程の基本であり、従来の古典的熱力学に対する量子熱力学の相違と複雑さを示している。
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