論文の概要: Gaussian work extraction from random Gaussian states is nearly impossible

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.03492v1
• Date: Wed, 7 Dec 2022 07:18:12 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-09 18:42:31.400026
• Title: Gaussian work extraction from random Gaussian states is nearly impossible
• Title（参考訳）: ランダムガウス状態からのガウス的作業抽出はほぼ不可能である
• Authors: Uttam Singh, Jaros{\l}aw K. Korbicz, Nicolas J. Cerf
• Abstract要約: 熱力学における重要な資源は抽出可能な作業であり、実用的な熱エンジンのバックボーンを形成する。 ガウス的状態は一般にガウス的作業抽出には役に立たないことを示す。
• 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: Quantum thermodynamics can be naturally phrased as a theory of quantum state transformation and energy exchange for small-scale quantum systems undergoing thermodynamical processes, thereby making the resource theoretical approach very well suited. A key resource in thermodynamics is the extractable work, forming the backbone of practical thermal engines. Therefore, it is of utmost importance to characterize quantum states based on their ability to serve as a source of work. From a near term perspective, quantum optical setups turn out to be ideal testbeds for quantum thermodynamics, so it is essential to assess work extraction from quantum optical states. Here, we show that Gaussian states are typically useless for Gaussian work extraction. More specifically, by exploiting the "concentration of measure" phenomenon, we prove that the probability that the Gaussian extractable work from a (zero-mean) energy-bounded multimode random Gaussian state is nonzero is exponentially small. This result can be thought of as an $\epsilon$-no-go theorem for work extraction from Gaussian states under Gaussian unitaries, thereby revealing a fundamental limitation on the quantum thermodynamical usefulness of Gaussian components.
• Abstract（参考訳）: 量子熱力学は、自然に量子状態変換の理論や、熱力学過程の小さな量子系のエネルギー交換として表現され、資源理論のアプローチに非常に適している。 熱力学における重要な資源は抽出可能な作業であり、実用的な熱エンジンのバックボーンを形成する。 したがって、仕事の源として機能する能力に基づいて量子状態を特徴づけることが最も重要である。 近い将来、量子光学装置は量子熱力学の理想的なテストベッドであることが判明し、量子光学状態からの作業抽出を評価することが不可欠である。 ここで、ガウス状態は一般的にガウスの作業抽出に役に立たないことを示す。 より具体的には、「測度集中」現象を利用することにより、(ゼロ平均)エネルギーで有界な多モードランダムガウス状態からガウス的抽出可能作業が指数関数的に小さくなる確率が証明される。 この結果はガウス的ユニタリーの下でガウス的状態から作業抽出を行うための$\epsilon$-no-go定理と考えて、ガウス的成分の量子熱力学的有用性に関する基本的な制限を明らかにすることができる。

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