論文の概要: Operational models of temperature superpositions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.07860v3
• Date: Fri, 14 Jun 2024 03:46:27 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-17 22:09:03.012305
• Title: Operational models of temperature superpositions
• Title（参考訳）: 温度重畳の操作モデル
• Authors: Carolyn E. Wood, Harshit Verma, Fabio Costa, Magdalena Zych,
• Abstract要約: 量子系と熱浴は相互作用を通じて熱平衡に達する。 局所化量子系は、局所温度が変化する浴槽でどのように加熱されるか? 温度重畳の概念が生じる2つのシナリオを定式化する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.09782246441301058
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: A quantum system and a thermal bath can reach thermal equilibrium through an interaction, whereupon the system acquires the same temperature as the bath. But how does a delocalised quantum system thermalise with a bath whose local temperature varies, as, for example, in the Tolman effect? Here we formulate two scenarios in which the notion of a ``superposition of temperatures'' may arise. First: a probe interacting with two different baths dependent on the state of another quantum system (control). Second: a probe interacting with a single bath whose purified state is a superposition of states corresponding to different temperatures. We show that the two scenarios are fundamentally different and can be operationally distinguished. Moreover, we show that the probe does not in general thermalise even when the involved temperatures are equal, and that the final probe state is sensitive to the specific realisation of the thermalising channels. Our models may be applied to scenarios involving joint quantum, gravitational, and thermodynamic phenomena, and explain some recent results found in quantum intereference of relativistic probes thermalising with Unruh or Hawking radiation. Finally, we show that our results are reproduced in partial and pre-thermalisation processes, and thus our approach and conclusions hold beyond the idealised scenarios, where thermalisation is incomplete.
• Abstract（参考訳）: 量子系と熱浴は相互作用を通じて熱平衡に達することができ、そこで系はバスと同じ温度を得る。 しかし、例えばトールマン効果のように、局所的な温度が変化する浴槽で非局在量子系はどのように加熱するのだろうか? ここでは、「温度の仮定」という概念が生じる2つのシナリオを定式化する。 まず、別の量子系の状態(制御)に依存する2つの異なる浴槽と相互作用するプローブ。 第二に、精製された状態が異なる温度に対応する状態の重畳である単一浴と相互作用するプローブ。 2つのシナリオは根本的に異なり、運用的に区別可能であることを示す。 さらに, プローブは温度が等しくても一般的には加熱されないこと, 最終プローブ状態は加熱チャネルの具体的実現に敏感であることを示す。 我々のモデルは、合同量子、重力、熱力学現象を含むシナリオに適用され、ウンルーやホーキングの放射による相対論的プローブの量子干渉で発見されたいくつかの最近の結果を説明することができる。 最後に,本研究の結果は部分的および予熱過程において再現されることを示し,本研究のアプローチと結論は,熱処理が不完全である理想化されたシナリオを超えて成り立つことを示した。

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