論文の概要: Thermal recall: Memory-assisted Markovian thermal processes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.12840v1
• Date: Wed, 22 Mar 2023 18:00:15 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-24 16:46:18.431543
• Title: Thermal recall: Memory-assisted Markovian thermal processes
• Title（参考訳）: 熱リコール:記憶支援マルコフ熱過程
• Authors: Jakub Czartowski, A. de Oliveira Junior, Kamil Korzekwa
• Abstract要約: マルコフ熱過程と熱操作に基づく量子熱力学への2つのアプローチのギャップを埋める。 我々のアプローチはメモリアシスト型マルコフ熱過程の概念に基づいている。 この設定の中で、熱操作によってアクセス可能なエネルギー不整合状態間のすべての遷移を近似するプロトコル群を提案する。
• 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 develop a resource-theoretic framework that allows one to bridge the gap between two approaches to quantum thermodynamics based on Markovian thermal processes (which model memoryless dynamics) and thermal operations (which model arbitrarily non-Markovian dynamics). Our approach is built on the notion of memory-assisted Markovian thermal processes, where memoryless thermodynamic processes are promoted to non-Markovianity by explicitly modelling ancillary memory systems initialised in thermal equilibrium states. Within this setting, we propose a family of protocols composed of sequences of elementary two-level thermalisations that approximate all transitions between energy-incoherent states accessible via thermal operations. We prove that, as the size of the memory increases, these approximations become arbitrarily good for all transitions in the infinite temperature limit, and for a subset of transitions in the finite temperature regime. Furthermore, we present solid numerical evidence for the convergence of our protocol to any transition at finite temperatures. We also explain how our framework can be used to quantify the role played by memory effects in thermodynamic protocols such as work extraction. Finally, our results show that elementary control over two energy levels at a given time is sufficient to generate all energy-incoherent transitions accessible via thermal operations if one allows for ancillary thermal systems.
• Abstract（参考訳）: 我々は,マルコフ熱過程(メモリレスダイナミクスをモデル化する)と熱操作(任意に非マルコフ力学をモデル化する)に基づく量子熱力学への2つのアプローチのギャップを埋めるための資源理論的枠組みを開発した。 本手法は,メモリレス熱力学過程を非マルコフ性に促進し,熱平衡状態において初期化された漸近記憶系を明示的にモデル化する,メモリ支援マルコフ熱過程の概念に基づいている。 本設定では, 熱操作によりアクセス可能なエネルギー不整合状態間のすべての遷移を近似する基本的2段階熱化系列からなるプロトコル群を提案する。 メモリのサイズが大きくなるにつれて、これらの近似は無限温度限界における全ての遷移、および有限温度状態における遷移のサブセットに対して任意に良いものとなる。 さらに,有限温度での任意の遷移に対するプロトコルの収束に関する固相数値的証拠も提示する。 また,作業抽出などの熱力学プロトコルにおいて,メモリ効果が果たす役割を定量化するために,我々のフレームワークをどのように利用できるかを説明する。 以上の結果から,熱操作を通じてアクセス可能なエネルギー非一貫性遷移を発生させるには,所定の時間に2つのエネルギー準位の初等制御が十分であることが判明した。

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