論文の概要: Effect of quantum coherence on Landauer's principle
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.16724v1
- Date: Thu, 31 Mar 2022 00:17:42 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-20 05:09:57.088081
- Title: Effect of quantum coherence on Landauer's principle
- Title（参考訳）: 量子コヒーレンスがランダウアーの原理に及ぼす影響
- Authors: Kazunari Hashimoto and Chikako Uchiyama
- Abstract要約: 量子ランダウアーの原理は、量子状態における情報消去に伴うエネルギー散逸の基本的な下限を提供する。
最近の試みは、散逸したエネルギー(熱力学的境界)の熱ゆらぎに関連する別の下界も提供している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum Landauer's principle provides a fundamental lower bound for energy
dissipation occurred with information erasure in the quantum regime. While most
studies have related the entropy reduction incorporated with the erasure to the
lower bound~(entropic bound), recent efforts have also provided another lower
bound associated with the thermal fluctuation of the dissipated
energy~(thermodynamic bound). The coexistence of the two bounds has stimulated
comparative studies of their properties; however, these studies were performed
for systems where the time-evolution of diagonal (population) and off-diagonal
(coherence) elements of the density matrix are decoupled. In this paper, we
aimed to broaden the comparative study to include the influence of quantum
coherence induced by the tilted system--reservoir interaction direction. By
examining their dependence on the initial state of the information-bearing
system, we find that the following properties of the bounds are generically
held regardless of whether the influence of the coherence is present or not:
the entropic bound serves as the tighter bound for a sufficiently mixed initial
state, while the thermodynamic bound is tighter when the purity of the initial
state is sufficiently high. The exception is the case where the system dynamics
involve only phase relaxation; in this case, the two bounds coincide when the
initial coherence is zero; otherwise, the thermodynamic bound serves the
tighter bound. We also find the quantum information erasure inevitably
accompanies constant energy dissipation caused by the creation of
system--reservoir correlation, which may cause an additional source of
energetic cost for the erasure.
- Abstract（参考訳）: 量子ランダウアーの原理は、量子状態における情報消去に伴うエネルギー散逸の基本的な下限を提供する。
多くの研究は、エロー境界~(エントロピー境界)の消去と組み合わされたエントロピー還元に関連しているが、近年の取り組みは、散逸したエネルギー~(熱力学的境界)の熱ゆらぎに関連する別の下限も与えている。
2つの境界の共存は、それらの特性の比較研究を刺激しているが、これらの研究は、密度行列の対角線(人口)および対角線外(コヒーレンス)要素の時間進化が分離されるシステムに対して行われた。
本稿では,傾斜系-貯留層相互作用方向による量子コヒーレンスの影響を含む比較研究の拡大を目的とした。
情報提供システムの初期状態への依存性を調べることで、コヒーレンスの影響の有無にかかわらず、境界の以下の性質が一般に保持されることが分かる:エントロピー境界は十分に混合された初期状態に対してより厳密な境界として機能し、初期状態の純度が十分に高いときに熱力学的境界はより厳密である。
例外は、系のダイナミクスが位相緩和のみを伴う場合であり、この場合、2つの境界は、初期コヒーレンスがゼロであるときに一致する。
また, 量子情報消去は, 系-保存相関の生成によって生じる一定のエネルギー散逸を必然的に伴い, 消去に付加的なエネルギーコストの源となる可能性があることを見出した。
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