論文の概要: Energy fluctuation relations and repeated quantum measurements
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.02593v1
- Date: Sat, 5 Feb 2022 16:20:13 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-26 18:56:45.590931
- Title: Energy fluctuation relations and repeated quantum measurements
- Title（参考訳）: エネルギー変動関係と繰り返し量子計測
- Authors: Stefano Gherardini, Lorenzo Buffoni, Guido Giachetti, Andrea
Trombettoni, Stefano Ruffo
- Abstract要約: 量子系と測定装置の相互作用から生じるエネルギー変動の非平衡状態の統計的記述について論じる。
エネルギー変動に関する情報を適切に定量化するために、交換熱確率密度関数と対応する特性関数の両方を導出し解釈する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.724825031148412
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In this review paper, we discuss the statistical description in
non-equilibrium regimes of energy fluctuations originated by the interaction
between a quantum system and a measurement apparatus applying a sequence of
repeated quantum measurements. To properly quantify the information about
energy fluctuations, both the exchanged heat probability density function and
the corresponding characteristic function are derived and interpreted. Then, we
discuss the conditions allowing for the validity of the fluctuation theorem in
Jarzynski form $\langle e^{-\beta Q}\rangle = 1$, thus showing that the
fluctuation relation is robust against the presence of randomness in the time
intervals between measurements. Moreover, also the late-time, asymptotic
properties of the heat characteristic function are analyzed, in the
thermodynamic limit of many intermediate quantum measurements. In such a limit,
the quantum system tends to the maximally mixed state (thus corresponding to a
thermal state with infinite temperature) unless the system's Hamiltonian and
the intermediate measurement observable share a common invariant subspace.
Then, in this context, we also discuss how energy fluctuation relations change
when the system operates in the quantum Zeno regime. Finally, the theoretical
results are illustrated for the special cases of two- and three-levels quantum
systems, now ubiquitous for quantum applications and technologies.
- Abstract（参考訳）: 本稿では、量子系と反復量子測定の列を適用する測定装置との相互作用に起因するエネルギーゆらぎの非平衡状態における統計的記述について述べる。
エネルギー変動に関する情報を適切に定量化するため、交換熱確率密度関数と対応する特性関数の両方を導出して解釈する。
そして,ジャルジンスキー形式のゆらぎ定理の妥当性を$\langle e^{-\beta Q}\rangle = 1$とすることで,このゆらぎ関係が測定間隔におけるランダム性の存在に対して堅牢であることを示す。
また、多くの中間量子測定値の熱力学的限界において、熱特性関数の後期漸近特性を解析する。
そのような極限において、量子系は、系のハミルトニアンと中間測定可観測性が共通の不変部分空間を共有しない限り、(無限温度の温度状態に対応する)最大混合状態になる傾向がある。
この文脈では、系が量子ゼノ系で機能するときにエネルギー変動関係がどう変化するかについても論じる。
最後に、2レベルと3レベルの量子システムの特別な場合について理論的結果が示され、現在では量子アプリケーションや技術に広く使われている。
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