論文の概要: Work extraction from single-mode thermal noise by measurements: How
important is information?
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.11567v1
- Date: Thu, 27 Jan 2022 15:14:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-27 18:20:44.690384
- Title: Work extraction from single-mode thermal noise by measurements: How
important is information?
- Title（参考訳）: 測定による単モード熱雑音からの作業抽出:情報の重要性は?
- Authors: Avijit Misra, Tomas Opatrn\'y, and Gershon Kurizki
- Abstract要約: 我々は、最小限の量子力学的セットアップの文脈において、仕事と情報のラプポートを解明することを目指している。
最小限の設定で、作業抽出の効率と電力制限を比較します。
本研究は,光設備における熱雑音を有用な作業に変換するための実践的戦略の基礎となる可能性がある。
- 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: Our goal in this article is to elucidate the rapport of work and information
in the context of a minimal quantum mechanical setup: A converter of heat input
to work output, the input consisting of a single oscillator mode prepared in a
hot thermal state along with few much colder oscillator modes. We wish to
achieve heat to work conversion in the setup while avoiding the use of a
working substance (medium) or macroscopic heat baths. The core issues we
consider, taking account of the quantum nature of the setup, are: (i) How and
to what extent can information act as work resource or, conversely, be
redundant for work extraction? (ii) What is the optimal way of extracting work
via information acquired by measurements? (iii) What is the bearing of
information on the efficiency-power tradeoff achievable in such setups? We
compare the efficiency of work extraction and the limitations of power in our
minimal setup by unitary (reversible) manipulations and by different, generic,
measurement strategies of the hot and cold modes. For each strategy the rapport
of work and information extraction is found and the cost of information erasure
is allowed for. The possibilities of work extraction without information
acquisition, via non-selective measurements, are also analyzed. Overall, we
present, by generalizing a method based on optimized homodyning that we have
recently proposed, the following insight: extraction of work by observation and
feedforward (WOF) that only measures a small fraction of the input, is clearly
advantageous to the conceivable alternatives. Our results may become a basis of
a practical strategy of converting thermal noise to useful work in optical
setups, such as coherent amplifiers of thermal light, as well as in their
optomechanical and photovoltaic counterparts.
- Abstract（参考訳）: 本論文の目標は, 熱入力の変換器として, 熱熱状態で作製された1つの発振器モードと, 少数の低温発振器モードからなる入力を, 極小量子力学的セットアップの文脈において, 作業と情報のラプポートを解明することである。
我々は,作業物質(ナトリウム)やマクロ熱浴の使用を回避しつつ,設備内での熱変換を実現したい。
私たちが考える中核的な問題は、設定の量子的性質を考慮することである。
i) 情報が作業資源として機能するか、それとも逆に、作業抽出に冗長であるか。
(ii)測定値から取得した情報による作業抽出の最適方法は何か。
(iii)そのような設定で実現可能な効率・電力トレードオフに関する情報はどのようなものなのでしょうか。
我々は、作業抽出の効率性と、単体(可逆)操作による最小設定における電力の限界と、ホットモードとコールドモードの異なる、汎用的な測定戦略を比較する。
各戦略について、作業と情報抽出のラプポートを見つけ、情報消去のコストを許容する。
非選択的測定による情報取得のない作業抽出の可能性についても分析を行った。
全体として、最近提案した最適化されたホモダイニングに基づく手法を一般化することにより、少数の入力のみを測定する観察とフィードフォワード(WOF)による作業の抽出は、認識可能な代替案に対して明らかに有利である。
以上の結果から,熱雑音を熱光増幅器や光機械および太陽光発電装置などの光学装置において有用な作業に変換するための実用的な戦略の基礎となるかもしれない。
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