論文の概要: Experimental Realization of a Quantum Refrigerator Driven by Indefinite
Causal Orders
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.12580v2
- Date: Wed, 7 Sep 2022 07:49:17 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-23 01:07:20.677723
- Title: Experimental Realization of a Quantum Refrigerator Driven by Indefinite
Causal Orders
- Title（参考訳）: 不確定因数順序駆動型量子冷凍機の実験的実現
- Authors: Xinfang Nie, Xuanran Zhu, Keyi Huang, Kai Tang, Xinyue Long, Zidong
Lin, Yu Tian, Chudan Qiu, Cheng Xi, Xiaodong Yang, Jun Li, Ying Dong, Tao
Xin, and Dawei Lu
- Abstract要約: 不定因果順序(ICO)は近年の量子技術において重要な役割を担っている。
核磁気共鳴システムを用いて、ICOによって駆動される核スピンの量子熱力学を実験的に研究した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 15.529333491618797
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Indefinite causal order (ICO) is playing a key role in recent quantum
technologies. Here, we experimentally study quantum thermodynamics driven by
ICO on nuclear spins using the nuclear magnetic resonance system. We realize
the ICO of two thermalizing channels to exhibit how the mechanism works, and
show that the working substance can be cooled or heated albeit it undergoes
thermal contacts with reservoirs of the same temperature. Moreover, we
construct a single cycle of the ICO refrigerator based on the Maxwell's demon
mechanism, and evaluate its performance by measuring the work consumption and
the heat energy extracted from the low-temperature reservoir. Unlike classical
refrigerators in which the coefficient of performance (COP) is perversely
higher the closer the temperature of the high-temperature and low-temperature
reservoirs are to each other, the ICO refrigerator's COP is always bounded to
small values due to the non-unit success probability in projecting the
ancillary qubit to the preferable subspace. To enhance the COP, we propose and
experimentally demonstrate a general framework based on the density matrix
exponentiation (DME) approach, as an extension to the ICO refrigeration. The
COP is observed to be enhanced by more than three times with the DME approach.
Our work demonstrates a new way for non-classical heat exchange, and paves the
way towards construction of quantum refrigerators on a quantum system.
- Abstract（参考訳）: 不定因果順序(ICO)は近年の量子技術において重要な役割を担っている。
核磁気共鳴システムを用いて、ICOによって駆動される核スピンの量子熱力学を実験的に研究した。
2つの熱化チャネルのicoを実現し, その機構を解明し, 同じ温度の貯水池と熱接触しても, 作動物質を冷却, 加熱することができることを示した。
さらに,マクスウェルのデーモン機構に基づくICO冷凍機の単一サイクルを構築し,低温貯水池から抽出した作業量と熱エネルギーを測定し,その性能を評価する。
高温・低温の貯水池の温度が接近するほど性能係数(cop)が逆高である従来の冷蔵庫とは異なり、ico冷蔵庫のcopは常に非単位の成功確率により小さい値に制限される。
本稿では, ico冷凍機の拡張として, 密度行列指数法 (dme) に基づく汎用フレームワークを提案し, 実証実験を行った。
警官はdmeアプローチで3回以上強化されていることが観察される。
本研究は,非古典的熱交換の新しい方法を示し,量子システム上での量子冷凍機構築への道を開く。
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