論文の概要: Increasing extractable work in small qubit landscapes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.10928v2
• Date: Sat, 2 Jul 2022 21:41:33 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-21 05:07:22.880788
• Title: Increasing extractable work in small qubit landscapes
• Title（参考訳）: 小さなキュービットランドスケープにおける抽出可能な作業の増加
• Authors: Unnati Akhouri, Sarah Shandera and Gaukhar Yesmurzayeva
• Abstract要約: 我々は、エネルギー、熱、仕事、エントロピーの外部源やシンクを持たない単純な量子系を研究する。 抽出可能作業の延長間隔の長い景観は, 熱処理がより少ないことが判明した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: An interesting class of physical systems, including those associated with life, demonstrates the ability to hold thermalization at bay and perpetuate states of high free energy compared to a local environment. In this work we study simple quantum systems with no external sources or sinks for energy, heat, work, or entropy, that allow for high free-energy subsystems to form and persist. We initialize qubit systems in mixed, uncorrelated states and evolve them subject to a conservation law. We find that four qubits, one of which sets the reference temperature, make up the minimal system for which these restricted dynamics and initial conditions allow an increase in extractable work for a subsystem. We then consider landscapes of eight qubits where unitary evolution that conserves energy and excitation-number takes place in randomly selected sub-systems at each step. We study the frequency of time steps with positive change in extractable work, the total increase in extractable work, and the length of intervals with consecutive increases in extractable work as a function of the degree of temperature variation in the initial state, the connectivity of the qubits, and the choice of unitary within the allowed family. We find that landscapes with longer intervals of increasing extractable work are less thermalized, and that this occurs on landscapes with somewhat restricted connectivity.
• Abstract（参考訳）: 生命に関わるものを含む興味深い物理系のクラスは、ベイで熱を保ち、ローカル環境と比較して高い自由エネルギーの状態が持続する能力を示している。 この研究では、エネルギー、熱、仕事、エントロピーのための外部源やシンクのない単純な量子システムを研究し、高い自由エネルギーサブシステムの形成と持続を可能にする。 我々は、混在した非相関状態の量子ビット系を初期化し、保存法の下でそれらを進化させる。 基準温度を設定する4つの量子ビットは、これらの制限された力学と初期条件がサブシステムに対する抽出可能な作業の増加を許容する最小のシステムを構成する。 次に、エネルギーと励起数を保存するユニタリ進化が各ステップでランダムに選択されたサブシステムで起こる8つのキュービットのランドスケープを考える。 本研究では,抽出可能作業の正の変化,抽出可能作業の総増加,抽出可能作業の連続時間の長さを初期状態における温度変化の度合い,キュービットの接続性,許容家族内のユニタリの選択の関数として,抽出可能作業の連続的な増加について検討した。 抽出可能な作業の増加期間が長いランドスケープは熱化が小さく,接続性に制限のあるランドスケープで発生することがわかった。

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