論文の概要: Beyond Qubits: Building Quantum Refrigerators in Higher Dimensions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.13765v1
• Date: Mon, 27 Dec 2021 16:19:15 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-03 03:43:12.180538
• Title: Beyond Qubits: Building Quantum Refrigerators in Higher Dimensions
• Title（参考訳）: beyond qubits: より高次元の量子冷蔵庫の構築
• Authors: Tanoy Kanti Konar, Srijon Ghosh, Amit Kumar Pal, Aditi Sen De
• Abstract要約: 本研究では,スピン-j量子XYZとバイリニアバイカッドモデルに基づく量子冷蔵庫の設計を行った。 任意のスピン量子数 j で粒子の局所温度を定量化する距離に基づく測度を導入する。
• 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: We design quantum refrigerators based on spin-j quantum XYZ and bilinear-biquadratic models with individual spins attached to bosonic thermal baths. By considering both local and global master equations, we illustrate an enhancement in the performance of the refrigerators with an increase in the spin dimension irrespective of the choice of the spin models. To assess the performance of the refrigerators, we introduce a distance-based measure to quantify the local temperature of a particle with arbitrary spin quantum number j. Interestingly, we find that the local temperature quantifier, defined via minimizing the distance between a spin-j thermal state and the evolved state of the spin-j particle in the steady state, coincides with the population-based definition of local temperature known in the literature for spin-1/2 particles. Moreover, we demonstrate that the qualitative behavior of the distance-based local temperature is independent of the choice of the distance measure by comparing the trace distance, Uhlmann's fidelity and relative entropy distance. We further observe by computing local master equation that the quantum refrigerator consisting of a spin-1/2 and a spin-j particle can lead to a lower local temperature compared to a refrigerator with two identical spin-j particles following the XYZ interactions.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,スピン-j量子XYZとバイリニアバイカッドモデルに基づく量子冷蔵庫の設計を行った。 局所的および大域的マスター方程式の両方を考慮することにより,スピンモデルの選択に関係なく,スピン次元の増加による冷凍機の性能向上を示す。 冷凍機の性能を評価するため,任意のスピン量子数jで粒子の局所温度を定量化するための距離に基づく測度を導入する。 興味深いことに、スピン-j の熱状態とスピン-j 粒子の定常状態の間の距離を最小化することで定義される局所温度量子化器は、スピン-1/2 粒子の文献で知られている局所温度の集団に基づく定義と一致する。 さらに, 距離に基づく局所温度の定性的挙動は, 距離距離, ウルマンの忠実度, 相対エントロピー距離を比較することにより, 距離測定値の選択に依存しないことを示した。 さらに、スピン1/2とスピンj粒子からなる量子冷蔵庫は、xyz相互作用に従えば2つの同一のスピンj粒子を持つ冷蔵庫に比べて低い局所温度に導くことができることをローカルマスター方程式で計算して観察する。

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