論文の概要: Self-consistency of the two-point energy measurement protocol

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.09716v3
• Date: Tue, 20 Apr 2021 20:10:16 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-20 08:25:57.898872
• Title: Self-consistency of the two-point energy measurement protocol
• Title（参考訳）: 2点エネルギー測定プロトコルの自己整合性
• Authors: M. Hamed Mohammady
• Abstract要約: 熱的に孤立した量子系は、外部のワークソースと相互作用してユニタリ進化を行う。 TPMプロトコルが自己整合であるためには、システム+機器の組み合わせでTPMプロトコルを実行する必要がある。 このような自己整合性は、装置が最初にエネルギー固有状態で準備されている限り満足していることを示す。
• 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: A thermally isolated quantum system undergoes unitary evolution by interacting with an external work source. The two-point energy measurement (TPM) protocol defines the work exchanged between the system and the work source by performing ideal energy measurements on the system before, and after, the unitary evolution. However, the ideal energy measurements used in the TPM protocol ultimately result from a unitary coupling with a measurement apparatus, which requires an interaction with an external work source. For the TPM protocol to be self-consistent, we must be able to perform the TPM protocol on the compound of system plus apparatus, thus revealing the total work distribution, such that when ignoring the apparatus degrees of freedom, we recover the original TPM work distribution for the system of interest. In the present manuscript, we show that such self-consistency is satisfied so long as the apparatus is initially prepared in an energy eigenstate. Moreover, we demonstrate that if the apparatus Hamiltonian is equivalent to the "pointer observable", then: (i) the total work distribution will satisfy the "unmeasured" first law of thermodynamics for all system states and system-only unitary processes; and (ii) the total work distribution will be identical to the system-only work distribution, for all system states and system-only unitary processes, if and only if the unmeasured work due to the unitary coupling between system and apparatus is zero for all system states.
• Abstract（参考訳）: 熱的に孤立した量子系は、外部のワークソースと相互作用してユニタリ進化を行う。 2点エネルギー測定(TPM)プロトコルは、システムの前後で理想的なエネルギー測定を行うことにより、システムとワークソースの間で交換された作業を定義する。 しかし、TPMプロトコルで使用される理想的なエネルギー測定は、最終的に外部の作業源との相互作用を必要とする測定装置とのユニタリ結合から生じる。 TPMプロトコルが自己整合であるためには、システム+機器の複合体上でTPMプロトコルを実行できなければならないので、機器の自由度を無視した場合、興味のあるシステムのためのオリジナルのTPMワーク分布を復元する、全体の作業分布を明らかにする必要がある。 本書では,この自己整合性は,当初はエネルギー固有状態に設定されていた限り満足していることを示す。 さらに、ハミルトニアン装置が「ポインター可観測」(pointer observable)と同値であれば、次のようになる。 (i)全作業分布は、すべての系状態及びシステムのみのユニタリ過程に対する熱力学の「保証されていない」第一法則を満たす。 (ii)すべてのシステム状態及びシステムのみのユニタリプロセスにおいて、システムと機器のユニタリ結合による測定されていない作業が全てのシステム状態に対してゼロである場合に限り、全体の作業分布はシステムのみの作業分布と同一となる。

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