論文の概要: Energy conservation and fluctuation theorem are incompatible for quantum
work
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.09364v3
- Date: Mon, 30 Jan 2023 18:13:44 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-03 04:40:51.179424
- Title: Energy conservation and fluctuation theorem are incompatible for quantum
work
- Title（参考訳）: エネルギー保存とゆらぎ定理は量子研究と相容れない
- Authors: Karen V. Hovhannisyan, Alberto Imparato
- Abstract要約: 我々は、$mathfrakA$と$mathfrakB$が、状態の微分可能な関数である作業測定スキームと互換性がないことを証明している。
これはすべての既存のスキームをカバーし、$mathfrakA$と$mathfrakB$を共同で観測する理論的可能性を残している。
- 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: Characterizing fluctuations of work in coherent quantum systems is
notoriously problematic. We reveal the ultimate source of the problem by
proving that ($\mathfrak{A}$) energy conservation and ($\mathfrak{B}$) the
Jarzynski fluctuation theorem cannot be observed at the same time. Condition
$\mathfrak{A}$ stipulates that, for any initial state of the system, the
measured average work must be equal to the difference of initial and final
average energies, and that untouched systems must exchange deterministically
zero work. Condition $\mathfrak{B}$ is only for thermal initial states and
encapsulates the second law of thermodynamics. We prove that $\mathfrak{A}$ and
$\mathfrak{B}$ are incompatible for work measurement schemes that are
differentiable functions of the state and satisfy two mild structural
constraints. This covers all existing schemes and leaves the theoretical
possibility of jointly observing $\mathfrak{A}$ and $\mathfrak{B}$ open only
for a narrow class of exotic schemes. For the special but important case of
state-independent schemes, the situation is much more rigid: we prove that,
essentially, only the two-point measurement scheme is compatible with
$\mathfrak{B}$.
- Abstract（参考訳）: コヒーレント量子系における仕事の変動を特徴づけるのは、非常に問題である。
問題の究極の源は、(\mathfrak{a}$)エネルギー保存と(\mathfrak{b}$)jarzynskiゆらぎ定理が同時に観測できないことを証明することによって明らかにされる。
条件 $\mathfrak{a}$ は、システムの任意の初期状態において、測定された平均作業は初期エネルギーと最終平均エネルギーの差に等しくなければならず、無修正のシステムは決定論的にゼロな作業を交換しなければならないことを規定する。
条件 $\mathfrak{B}$ は熱初期状態にのみ適用され、熱力学の第二法則をカプセル化する。
我々は、$\mathfrak{a}$ と $\mathfrak{b}$ が、状態の微分可能関数であり、2つの穏やかな構造制約を満たす作業計測スキームには相容れないことを証明する。
これは、すべての既存のスキームをカバーし、狭い種類のエキゾチックスキームに対してのみ、$\mathfrak{a}$と$\mathfrak{b}$を共同で観測する理論的可能性を残している。
状態独立スキームの特別だが重要な場合、状況はより厳密である: 本質的には、2点計測スキームのみが$\mathfrak{b}$ と互換性があることを証明する。
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