論文の概要: Catalysis in Action via Elementary Thermal Operations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.15213v2
• Date: Sun, 1 Oct 2023 14:16:25 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-03 21:11:22.372810
• Title: Catalysis in Action via Elementary Thermal Operations
• Title（参考訳）: 基本熱操作による触媒作用
• Authors: Jeongrak Son and Nelly H. Y. Ng
• Abstract要約: 本研究では, 触媒力学を照らし出すため, 基本的な熱処理の枠組みについて検討する。 我々は, 基本熱処理における状態遷移規則の計算可能性を高める新しい技術ツールを確立する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We investigate catalysis in the framework of elementary thermal operations, leveraging the distinct features of such operations to illuminate catalytic dynamics. As groundwork, we establish new technical tools that enhance the computability of state transition rules for elementary thermal operations. Specifically, we provide a complete characterisation of state transitions for a qutrit system and special classes of initial states of arbitrary dimension. By employing these tools in conjunction with numerical methods, we find that by adopting a small catalyst, including just a qubit catalyst, one can significantly enlarge the set of state transitions for a qutrit system. This advancement notably narrows the gap of reachable states between elementary thermal operations and generic thermal operations. Furthermore, we decompose catalytic transitions into time-resolved evolution, which critically enables the tracking of nonequilibrium free energy exchanges between the system and bath. Our results provide evidence for the existence of simple and practicable catalytic advantage in thermodynamics while offering insight into analysing the mechanism of catalytic processes.
• Abstract（参考訳）: 本研究では, 触媒力学を照らし出すため, 基本熱操作の枠組みにおける触媒作用について検討する。 基礎として, 基本熱処理における状態遷移規則の計算可能性を高める新しい技術ツールを確立する。 具体的には、立方体系と任意の次元の初期状態の特別なクラスに対する状態遷移の完全な特徴付けを提供する。 これらのツールと数値的な手法を組み合わせることで、キュービット触媒を含む小さな触媒を採用することで、クトリット系の状態遷移の組を大きく拡大できることがわかった。 この進歩は、基本的な熱操作と一般的な熱操作の間の到達可能な状態のギャップを特に狭める。 さらに, 触媒遷移を時間分解進化へと分解し, システムと浴の間の非平衡自由エネルギー交換の追跡を重要視する。 本研究は, 触媒反応のメカニズムを解明しつつ, 熱力学における単純で実践可能な触媒効果の存在を実証するものである。

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