論文の概要: Collective advantages in finite-time thermodynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.16534v2
- Date: Mon, 24 Jul 2023 11:31:06 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-25 20:36:56.423063
- Title: Collective advantages in finite-time thermodynamics
- Title（参考訳）: 有限時間熱力学における集合的利点
- Authors: Alberto Rolandi, Mart\'i Perarnau-Llobet
- Abstract要約: 有限時間熱力学における中心課題は、熱湯に浸漬されたシステムの状態を操作する際に、余剰あるいは散逸した作業である$W_rm diss$を最小化することである。
W_rm disssim Nx$は、プロトコルに沿って対話が適切に作成される集合プロトコルを考えることで、劇的に削減できることを示す。
- 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: A central task in finite-time thermodynamics is to minimize the excess or
dissipated work, $W_{\rm diss}$, when manipulating the state of a system
immersed in a thermal bath. We consider this task for an $N$-body system, whose
constituents are identical and uncorrelated at the beginning and end of the
process. In the regime of slow but finite-time processes, we show that $W_{\rm
diss}$ can be dramatically reduced by considering collective protocols in which
interactions are suitably created along the protocol. This can even lead to a
sub-linear growth of $W_{\rm diss}$ with $N$: $W_{\rm diss}\sim N^x$ with
$x<1$; to be contrasted to the expected $W_{\rm diss}\sim N$ satisfied in any
non-interacting protocol. We derive the fundamental limits to such collective
advantages and show that $x=0$ is in principle possible, which however requires
highly non-local $N$-body interactions. We then explore collective processes
with realistic many-body interacting models, in particular a 1D spin chain and
an all-to-all spin model, achieving noticeable gains under realistic levels of
control. As an application of these results, we focus on the erasure of
information in finite time, and prove a faster convergence to Landauer's
erasure bound.
- Abstract（参考訳）: 有限時間熱力学における中心的なタスクは、熱浴に浸漬した系の状態を操作する際に、余剰または散逸する作業を最小化することである。
我々は,この課題を,プロセスの開始時と終了時において,構成成分が同一で非相関な$N$ボディシステムとみなす。
遅いが有限時間プロセスの状態では、プロトコルに沿って対話が適切に作成される集合プロトコルを考えることで、$W_{\rm diss}$を劇的に削減できることを示す。
これは$W_{\rm diss}\sim N^x$ with $x<1$; のサブ線形成長にもつながり、非相互作用プロトコルで満たされる$W_{\rm diss}\sim N$とは対照的に、$N$: $W_{\rm diss}\sim N^x$ with $x<1$; のサブ線形成長につながる。
このような集合的利点に対する基本的な限界を導出し、x=0$ が原理的に可能であることを示すが、これは非常に局所的な $n$-body 相互作用を必要とする。
次に、現実的な多体相互作用モデル、特に1次元スピンチェーンと全対全スピンモデルによる集合過程を探索し、現実的な制御レベルで顕著な利得を達成する。
これらの結果の応用として,情報の消去を有限時間に限定し,ランドーアーの消去限界へのより高速な収束を証明した。
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