論文の概要: Minimally dissipative information erasure in a quantum dot via thermodynamic length

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.01852v2
• Date: Tue, 10 Jan 2023 16:12:06 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-27 20:56:47.601534
• Title: Minimally dissipative information erasure in a quantum dot via thermodynamic length
• Title（参考訳）: 熱力学的長さによる量子ドットの最小消散情報消去
• Authors: Matteo Scandi, David Barker, Sebastian Lehmann, Kimberly A. Dick, Ville F. Maisi, Mart\'i Perarnau-Llobet
• Abstract要約: 我々は半導体量子ドットにおける駆動電子レベルに対するランダウアー消去を実装した。 エネルギーが線形に増加する標準プロトコルと幾何学的最適化から得られるプロトコルを比較した。 本研究では, ジオデシック駆動が低速プロトコルの散逸を最小限に抑え, 完全消去に近づくにつれ, 大幅な改善が期待できることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.415623340386296
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In this work we explore the use of thermodynamic length to improve the performance of experimental protocols. In particular, we implement Landauer erasure on a driven electron level in a semiconductor quantum dot, and compare the standard protocol in which the energy is increased linearly in time with the one coming from geometric optimisation. The latter is obtained by choosing a suitable metric structure, whose geodesics correspond to optimal finite-time thermodynamic protocols in the slow driving regime. We show experimentally that geodesic drivings minimise dissipation for slow protocols, with a bigger improvement as one approaches perfect erasure. Moreover, the geometric approach also leads to smaller dissipation even when the time of the protocol becomes comparable with the equilibration timescale of the system, i.e., away from the slow driving regime. Our results also illustrate, in a single-electron device, a fundamental principle of thermodynamic geometry: optimal finite-time thermodynamic protocols are those with constant dissipation rate along the process.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,熱力学長を用いた実験プロトコルの性能向上について検討する。 特に、半導体量子ドットにおける駆動電子レベルに対するランダウアー消去を実装し、幾何学的最適化から得られるエネルギーを線形に増加させる標準プロトコルと比較する。 後者は、測地線が遅い駆動状態における最適有限時間熱力学プロトコルに対応する適切な計量構造を選択して得られる。 本研究では, ジオデシック駆動が低速プロトコルの散逸を最小限に抑え, 完全消去に近づくにつれ, 改良が進んでいることを示す。 さらに、幾何学的なアプローチは、プロトコルの時間がシステムの平衡時間スケール(つまり遅い駆動状態から離れたもの)に匹敵するときにも、より小さな散逸をもたらす。 また,単一電子デバイスにおいては,熱力学幾何学の基本原理である: 最適有限時間熱力学プロトコルは,プロセスに沿った散逸速度が一定である。

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