論文の概要: Conditional entropy production and quantum fluctuation theorem of
dissipative information: Theory and experiments
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.06419v3
- Date: Fri, 29 Jul 2022 16:46:39 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-31 06:24:02.566835
- Title: Conditional entropy production and quantum fluctuation theorem of
dissipative information: Theory and experiments
- Title（参考訳）: 散逸情報の条件付きエントロピー生成と量子ゆらぎ定理:理論と実験
- Authors: Kun Zhang, Xuanhua Wang, Qian Zeng, Jin Wang
- Abstract要約: 本稿では,システム環境進化の可逆性について,参照と呼ばれる第3のシステムの観点から検討する。
系に対する量子的無条件エントロピー生成は、基準に対する条件的エントロピー生成よりも小さいことを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.879149837587647
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We study quantum conditional entropy production, which quantifies the
irreversibility of system-environment evolution from the perspective of a third
system, called the reference. The reference is initially correlated with the
system. We show that the quantum unconditional entropy production with respect
to the system is less than the conditional entropy production with respect to
the reference, where the latter includes a reference-induced dissipative
information. The dissipative information pinpoints the distributive correlation
established between the environment and the reference, even though they do not
interact directly. When reaching the thermal equilibrium, the
system-environment evolution has a zero unconditional entropy production.
However, one can still have a nonzero conditional entropy production with
respect to the reference, which characterizes the informational nonequilibrium
of the system-environment evolution in the view point of the reference. The
additional contribution to the conditional entropy production, the dissipative
information, characterizes a minimal thermodynamic cost that the system pays
for maintaining the correlation with the reference. Positive dissipative
information also characterizes potential work waste. We prove that both types
of entropy production and the dissipative information follow quantum
fluctuation theorems when a two-point measurement is applied. We verify the
quantum fluctuation theorem for the dissipative information experimentally on
IBM quantum computers. We also present examples based on the qubit collisional
model and demonstrate universal nonzero dissipative information in the qubit
Maxwell's demon protocol.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,第3のシステムの観点から,システム環境進化の不可逆性を定量化する量子条件エントロピー生成について検討する。
参照は最初、システムと関連付けられる。
システムに対する量子非条件エントロピー生成は、参照に関する条件エントロピー生成よりも小さいことを示し、後者は参照誘起散逸情報を含むことを示した。
散逸情報は、直接相互作用しないにもかかわらず、環境と参照との間に確立された分配的相関をピンポイントする。
熱平衡に達すると、系環境の進化は無条件エントロピー生成量ゼロとなる。
しかしながら、参照の観点では、システム環境進化の情報的非平衡を特徴付ける参照に関して、非ゼロ条件エントロピー生成を持つことができる。
条件エントロピー生成への付加的な貢献である散逸情報(dissipative information)は、システムが参照との相関を維持するために支払う最小限の熱力学的コストを特徴付ける。
正の消散情報もまた潜在的作業の無駄を特徴づける。
エントロピー生成と散逸情報の両方が、2点計測が適用された場合の量子揺らぎ定理に従うことが証明される。
ibm量子コンピュータ上の散逸情報の量子揺らぎ定理を実験的に検証する。
また、qubit衝突モデルに基づく実例を示し、qubit Maxwellのデーモンプロトコルにおいて普遍的な非ゼロ散逸情報を示す。
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