論文の概要: Work extraction from unknown quantum sources

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.11076v3
• Date: Tue, 30 May 2023 07:30:04 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-01 02:36:26.317022
• Title: Work extraction from unknown quantum sources
• Title（参考訳）: 未知の量子源からの作業抽出
• Authors: Dominik \v{S}afr\'anek, Dario Rosa, Felix Binder
• Abstract要約: 量子物理学において、エルゴトロピーは巡回ハミルトニアン制御の下で抽出可能な仕事の量を測定する。 ここでは、源が生成する量子状態について何も知られていないときに適用できるエルゴトロピーという新しい概念を導出する。 この場合、抽出された作業はボルツマンと観測エントロピーによって定義される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Energy extraction is a central task in thermodynamics. In quantum physics, ergotropy measures the amount of work extractable under cyclic Hamiltonian control. As its full extraction requires perfect knowledge of the initial state, however, it does not characterize the work value of unknown or untrusted quantum sources. Fully characterizing such sources would require quantum tomography, which is prohibitively costly in experiments due to the exponential growth of required measurements and operational limitations. Here, we therefore derive a new notion of ergotropy applicable when nothing is known about the quantum states produced by the source, apart from what can be learned by performing only a single type of coarse-grained measurement. We find that in this case the extracted work is defined by the Boltzmann and observational entropy, in cases where the measurement outcomes are, or are not, used in the work extraction, respectively. This notion of ergotropy represents a realistic measure of extractable work, which can be used as the relevant figure of merit to characterize a quantum battery.
• Abstract（参考訳）: エネルギー抽出は熱力学の中心的な課題である。 量子物理学において、エルゴトロピーは巡回ハミルトン制御の下で抽出可能な仕事の量を測定する。 完全な抽出には初期状態の完全な知識が必要であるが、未知の量子源や信頼できない量子源の作業値の特徴は持たない。 そのような源を完全に特徴づけるには量子トモグラフィーが必要であり、必要な測定値の指数関数的な成長と運用上の限界のために実験で非常にコストがかかる。 したがって,1種類の粗粒度測定のみを行うことで得られることとは別に,源が生成する量子状態について何も知られていない場合に適用可能なエルゴトロピーの新たな概念を導出する。 本研究では,ボルツマンと観測エントロピーによって抽出された作業が,測定結果がそれぞれ作業抽出に使用されるか,そうでないかによって定義されることを見出した。 このエルゴトロピーの概念は抽出可能な仕事の現実的な尺度であり、量子バッテリを特徴づける価値の関連表現として使うことができる。

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