論文の概要: Stochastic entropy production associated with quantum measurement in a framework of Markovian quantum state diffusion

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.08197v2
• Date: Wed, 27 Nov 2024 11:12:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-28 15:22:52.515321
• Title: Stochastic entropy production associated with quantum measurement in a framework of Markovian quantum state diffusion
• Title（参考訳）: マルコフ量子状態拡散の枠組みにおける量子測定に伴う確率エントロピー生成
• Authors: Claudia L. Clarke, Ian J. Ford,
• Abstract要約: 量子状態拡散の枠組みを用いた2レベルオープン量子システムについて検討する。 本研究では,環境駆動型連続量子計測プロセスにおいて,その密度行列の予測不可能さを考察する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: The reduced density matrix that characterises the state of an open quantum system is a projection from the full density matrix of the quantum system and its environment, and there are many full density matrices consistent with a given reduced version. Without a specification of relevant details of the environment, the evolution of a reduced density matrix is therefore typically unpredictable, even if the dynamics are deterministic. With this in mind, we investigate a two level open quantum system using a framework of quantum state diffusion. We consider the pseudorandom evolution of its reduced density matrix when subjected to an environment-driven process of continuous quantum measurement of a system observable, using dynamics that asymptotically send the system to an eigenstate. The unpredictability is characterised by a stochastic entropy production, the average of which corresponds to an increase in the subjective uncertainty of the quantum state adopted by the system and environment, given the underspecified dynamics. This differs from a change in von Neumann entropy, and can continue indefinitely as the system is guided towards an eigenstate. As one would expect, the simultaneous measurement of two non-commuting observables within the same framework does not send the system to an eigenstate. Instead, the probability density function describing the reduced density matrix of the system becomes stationary over a continuum of pure states, a situation characterised by zero further stochastic entropy production. Transitions between such stationary states, brought about by changes in the relative strengths of the two measurement processes, give rise to finite positive mean stochastic entropy production. The framework investigated can offer useful perspectives on both the dynamics and irreversible thermodynamics of measurement in quantum systems.
• Abstract（参考訳）: 開量子系の状態を特徴づける還元密度行列は、量子系の全密度行列とその環境からの射影であり、与えられた縮小バージョンと整合した多くの全密度行列が存在する。 環境の詳細の仕様がなければ、還元密度行列の進化は、たとえ力学が決定論的であっても予測不可能である。 このことを念頭に置いて、量子状態拡散の枠組みを用いて、2段階のオープン量子システムについて検討する。 我々は,その密度行列の擬似ランダム進化を,漸近的に固有状態に系を送付する力学を用いて,観測可能な系の連続量子計測の環境駆動的プロセスに従えば考える。 予測不可能性は確率的エントロピー生成によって特徴づけられるが、その平均値は、不特定な力学を考慮すれば、システムと環境が採用する量子状態の主観的不確実性の増加に対応する。 これはフォン・ノイマンのエントロピーの変化と異なり、系が固有状態へ誘導されるにつれて無限に継続することができる。 予想されるように、同じフレームワーク内の2つの非可換観測器の同時測定は、システムを固有状態に送信しない。 代わりに、系の還元密度行列を記述する確率密度関数は、より確率論的エントロピーの生成をゼロに特徴付ける純粋状態の連続体上で定常となる。 このような定常状態間の遷移は、2つの測定過程の相対的な強度の変化によって引き起こされ、有限正の平均確率エントロピー生成をもたらす。 研究されたフレームワークは、量子系における測定の力学と不可逆熱力学の両方について有用な視点を提供することができる。

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