論文の概要: Transient effects in quantum refrigerators with finite environments
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.06712v3
- Date: Mon, 13 Jan 2025 16:34:30 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-14 14:23:57.062941
- Title: Transient effects in quantum refrigerators with finite environments
- Title（参考訳）: 有限環境下における量子冷凍機における過渡効果
- Authors: Aparajita Bhattacharyya, Ahana Ghoshal, Ujjwal Sen,
- Abstract要約: 3つの量子ビットからなる小さな量子冷蔵庫を探索し、それぞれが環境に接触し続ける。
過渡的な状態においては、全ての量子ビットがマルコフ環境に接続されている場合と比較して、冷たい量子ビットの温度がさらに低下することを示した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: We explore a small quantum refrigerator consisting of three qubits, each of which is kept in contact with an environment. We consider two settings: one is when there is necessarily transient cooling and the other is when both steady-state and transient coolings prevail. Our primary focus, however, is on the transient cooling phenomena. We show that in the transient regime, the temperature of the cold qubit can decrease further compared to the case where all qubits are connected to Markovian environments, by replacing the environment attached to the cold qubit with a finite-size spin environment, modeled by a few quantum spins interacting with the cold qubit. We also consider refrigeration with more than one finite-size spin environments of the three-qubit refrigerating device. As expected, a steady temperature is reached only if there are at least two Markovian baths, regardless of whether the cold qubit is attached to an environment. We investigate the effects of the finite-size environments on the cooling of the cold qubit when one, two, or all Markovian baths are replaced by finite-size environments. Additionally, we examine this effect in two- and single-qubit self-sustained devices connected to one or more finite-size environments. In deriving the dynamical equations for the qubits connected to finite-size environments, we made no assumptions about the Markovian nature of the environment. As a result, these finite-size environments inherently exhibit information backflow from the environment to the system, a hallmark of non-Markovianity. Hence, we propose a witness to detect non-Markovianity in such systems. Finally, the cooling processes are studied in presence of Markovian noise, and we analyse the response on the refrigeration of the noise strength. In particular, we find the noise strength until which refrigeration remains possible.
- Abstract（参考訳）: 3つの量子ビットからなる小さな量子冷蔵庫を探索し、それぞれが環境に接触し続ける。
1つは必ずしも過渡冷却がある場合であり、もう1つは定常冷却と過渡冷却の両方が一般的である場合である。
しかし、我々の主な焦点は過渡冷却現象である。
過渡的な状態においては、冷量子ビットと相互作用する数個の量子スピンによってモデル化された、冷量子ビットに付随する環境を有限サイズのスピン環境に置き換えることで、全ての量子ビットがマルコフ環境に接続されている場合と比較して、冷量子ビットの温度がさらに低下することを示した。
また、3ビット冷凍装置の1つ以上の有限サイズのスピン環境による冷凍も検討した。
予想通り、コールドキュービットが環境に付着しているかどうかに関わらず、少なくとも2つのマルコフ浴が存在する場合にのみ安定した温度に達する。
本研究では, 寒冷帯の冷却に及ぼす有限サイズ環境の影響を, 1, 2, 3つのマルコフ浴を有限サイズ環境に置き換えた際の検討を行った。
さらに、この効果を1つ以上の有限サイズ環境に接続された2ビット・1ビットの自給自給自足装置で検証する。
有限サイズ環境に連結された量子ビットの力学方程式を導出する際、環境のマルコフの性質について仮定することはなかった。
その結果、これらの有限サイズ環境は本質的に、非マルコビアン性の指標である環境からシステムへの情報バックフローを示す。
したがって、このようなシステムにおける非マルコビアン性を検出する証人を提案する。
最後に, マルコフノイズの存在下で冷却過程について検討し, 冷却強度の応答を解析した。
特に, 冷蔵が可能になるまでの騒音強度について検討した。
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