論文の概要: Demonstrating Quantum Microscopic Reversibility Using Coherent States of Light

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.13089v2
• Date: Mon, 31 Oct 2022 11:47:30 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-11 16:51:52.887054
• Title: Demonstrating Quantum Microscopic Reversibility Using Coherent States of Light
• Title（参考訳）: 光のコヒーレント状態を用いた量子微視的可逆性実証
• Authors: Marco Bellini, Hyukjoon Kwon, Nicola Biagi, Saverio Francesconi, Alessandro Zavatta, M. S. Kim
• Abstract要約: 本研究では, 量子系が熱浴と相互作用する際の可視性に関する量子一般化を実験的に提案する。 微視的可逆性の原理に対する量子修正が低温限界において重要であることを検証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 58.8645797643406
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The principle of microscopic reversibility lies at the core of fluctuation theorems, which have extended our understanding of the second law of thermodynamics to the statistical level. In the quantum regime, however, this elementary principle should be amended as the system energy cannot be sharply determined at a given quantum phase space point. In this Letter, we propose and experimentally test a quantum generalization of the microscopic reversibility when a quantum system interacts with a heat bath through energy-preserving unitary dynamics. Quantum effects can be identified by noting that the backward process is less likely to happen in the existence of quantum coherence between the system's energy eigenstates. The experimental demonstration has been realized by mixing coherent and thermal states in a beam-splitter, followed by heterodyne detection in an optical setup. We verify that the quantum modification for the principle of microscopic reversibility is critical in the low-temperature limit, while the quantum-to-classical transition is observed as the temperature of the thermal field gets higher.
• Abstract（参考訳）: 微視的可逆性の原理は揺らぎの定理の核であり、熱力学の第2法則の理解を統計レベルにまで広げた。 しかし、量子系では、系エネルギーは与えられた量子位相空間点で鋭く決定できないため、この基本原理は修正されるべきである。 本稿では,量子系が熱浴と相互作用したときの微視的可逆性の量子一般化をエネルギー保存ユニタリダイナミクスを通じて実験的に検証する。 量子効果は、系のエネルギー固有状態の間の量子コヒーレンスの存在において、後進過程があまり起こらないことに注意することで同定することができる。 実験はビームスプリッター内でのコヒーレントと熱状態の混合と、光学装置でのヘテロダイン検出によって実現されている。 微視的可逆性原理に対する量子修正が低温限界において重要であることを検証し、熱場の温度が高くなると量子-古典遷移が観測される。

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