論文の概要: Many-body quantum vacuum fluctuation engines
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.07225v2
- Date: Tue, 22 Aug 2023 22:41:56 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-24 19:07:07.600659
- Title: Many-body quantum vacuum fluctuation engines
- Title（参考訳）: 多体量子真空揺らぎエンジン
- Authors: \'Etienne Jussiau and L\'ea Bresque and Alexia Auff\`eves and Kater W.
Murch and Andrew N. Jordan
- Abstract要約: 相互作用系の絡み合った基底状態と局所的に分離可能な状態とのエネルギー差を利用した多体量子エンジンを提案する。
我々は、効率が「局所的絡み合いギャップ」によって制御されることを証明し、大域基底状態と局所ハミルトンのエネルギー固有状態の間のエネルギー差を証明した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We propose a many-body quantum engine powered by the energy difference
between the entangled ground state of the interacting system and local
separable states. Performing local energy measurements on an interacting
many-body system can produce excited states from which work can be extracted
via local feedback operations. These measurements reveal the quantum vacuum
fluctuations of the global ground state in the local basis and provide the
energy required to run the engine. The reset part of the engine cycle is
particularly simple: The interacting many-body system is coupled to a cold bath
and allowed to relax to its entangled ground state. We illustrate our proposal
on two types of many-body systems: a chain of coupled qubits and coupled
harmonic oscillator networks. These models faithfully represent fermionic and
bosonic excitations, respectively. In both cases, analytical results for the
work output and efficiency of the engine can be obtained. Generically, the work
output scales as the number of quantum systems involved, while the efficiency
limits to a constant. We prove the efficiency is controlled by the "local
entanglement gap" -- the energy difference between the global ground state and
the lowest energy eigenstate of the local Hamiltonian. In the qubit chain case,
we highlight the impact of a quantum phase transition on the engine's
performance as work and efficiency sharply increase at the critical point. In
the case of a one-dimensional oscillator chain, we show the efficiency
approaches unity as the number of coupled oscillators increases, even at finite
work output.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,相互作用系の絡み合った基底状態と局所分離状態のエネルギー差を利用した多体量子エンジンを提案する。
相互作用する多体システム上で局所エネルギー測定を行うと、局所的なフィードバック操作によって作業が抽出される励起状態が得られる。
これらの測定により、局所的に地球基底状態の量子真空変動が明らかとなり、エンジンの動作に必要なエネルギーが提供される。
エンジンサイクルのリセット部分は特に単純で、相互作用する多体系は冷水浴に結合され、絡み合った地面の状態に緩和される。
本提案では、結合量子ビットと結合調和振動子ネットワークの2種類の多体系について述べる。
これらのモデルはそれぞれフェルミオン励起とボゾン励起を表す。
いずれの場合も、エンジンの出力と効率の分析結果を得ることができる。
一般に、ワークアウトプットは関連する量子系の数としてスケールし、効率は定数に制限される。
この効率は、大地状態と局所ハミルトニアンの最低エネルギー固有状態との間のエネルギー差である「局所絡み合いギャップ」によって制御されていることが証明される。
クビットチェーンの場合、量子相転移がエンジンの性能に与える影響を作業として強調し、臨界点において効率が急上昇する。
一次元発振器チェーンの場合、有限作業出力においても結合発振器の数が増加するにつれて効率が一様に近づくことを示す。
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