論文の概要: Quantum thermodynamics of correlated-catalytic state conversion at
small-scale
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2010.11036v3
- Date: Mon, 12 Sep 2022 14:25:55 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-28 03:08:55.836662
- Title: Quantum thermodynamics of correlated-catalytic state conversion at
small-scale
- Title（参考訳）: 相関触媒状態変換の量子熱力学
- Authors: Naoto Shiraishi and Takahiro Sagawa
- Abstract要約: 量子および単発熱力学における触媒状態変換の完全な特性を示す。
記憶の助けを借りて、どんな量子状態でも、非平衡自由エネルギーの差に匹敵する作業費用を支払うことで、別の量子状態に変換できることを示す。
- 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: The class of possible thermodynamic conversions can be extended by
introducing an auxiliary system called catalyst, which assists state conversion
while remaining its own state unchanged. We reveal a complete characterization
of catalytic state conversion in quantum and single-shot thermodynamics by
allowing an infinitesimal correlation between the system and the catalyst.
Specifically, we prove that a single thermodynamic potential, which provides
the necessary and sufficient condition for the correlated-catalytic state
conversion, is given by the standard nonequilibrium free energy defined with
the Kullback-Leibler divergence. This resolves the conjecture raised by
Wilming, Gallego, and Eisert [Entropy 19, 241 (2017)] and by Lostaglio and
Muller [Phys. Rev. Lett. 123, 020403 (2019)] in positive. Moreover, we show
that, with the aid of the work storage, any quantum state can be converted into
another one by paying the work cost equal to the difference of the
nonequilibrium free energy. Our result would serve as a step towards
establishing resource theories of catalytic state conversion in the fully
quantum regime.
- Abstract（参考訳）: 可能な熱力学的変換のクラスは、自身の状態を変更せずに状態変換を支援するcatalystと呼ばれる補助系を導入することで拡張することができる。
反応系と触媒の無限小相関を許容することにより, 量子および単発熱力学における触媒状態変換の完全な特性を明らかにする。
具体的には、相関触媒状態変換に必要な十分条件を提供する単一の熱力学的ポテンシャルが、クルバック・リーブラー分岐で定義された標準非平衡自由エネルギーによって与えられることを証明した。
これはウィルミング、ガレゴ、アイザート (Entropy 19, 241 (2017)) とロスタリオとミュラー (Phys. Rev. Lett. 123, 020403 (2019)) による正の予想を解く。
さらに, 作業記憶の助けを借りて, 作業コストを非平衡自由エネルギーの差分と同等にすることで, 任意の量子状態を別の量子状態に変換することができることを示した。
我々の結果は、完全な量子状態における触媒状態変換の資源理論を確立するためのステップとなる。
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