論文の概要: Work extractability from energy eigenstates under optimized local operations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.03537v1
• Date: Mon, 7 Aug 2023 12:34:09 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-08-08 13:55:05.288091
• Title: Work extractability from energy eigenstates under optimized local operations
• Title（参考訳）: 最適化局所操作によるエネルギー固有状態からの作業抽出可能性
• Authors: Shotaro Z. Baba, Nobuyuki Yoshioka, Takahiro Sagawa
• Abstract要約: 熱力学の第2法則と量子多体系のエネルギー固有状態の関係について検討する。 このような顕著な異なる挙動が熱エネルギー固有状態の数に起因することを数値的に示す。
• 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 examine the relationship between the second law of thermodynamics and the energy eigenstates of quantum many-body systems that undergo cyclic unitary evolution. Using a numerically optimized control protocol, we analyze how the work extractability is affected by the integrability of the system. Our findings reveal that, in nonintegrable systems the number of work-extractable energy eigenstates converges to zero, even when the local control operations are optimized. In contrast, in integrable systems, there are exponentially many eigenstates from which positive work can be extracted, regardless of the locality of the control operations. We numerically demonstrate that such a strikingly different behavior can be attributed to the number of athermal energy eigenstates. Our results provide insights into the foundations of the second law of thermodynamics in isolated quantum many-body systems, which are expected to contribute to the development of quantum many-body heat engines.
• Abstract（参考訳）: 熱力学の第2法則と循環ユニタリ進化を受ける量子多体系のエネルギー固有状態との関係について検討する。 数値最適化制御プロトコルを用いて,作業抽出可能性がシステムの可積分性に与える影響を分析する。 その結果,非可積分系では,局所制御操作が最適化された場合でも,作業抽出可能エネルギー固有状態の数はゼロに収束することがわかった。 対照的に可積分系では、制御操作の局所性によらず、正の作用を抽出できる指数関数的に多くの固有状態が存在する。 このような顕著な異なる挙動が熱エネルギー固有状態の数に起因することを数値的に示す。 その結果、孤立量子多体系における熱力学の第2法則の基礎が解明され、量子多体熱エンジンの開発に寄与することが期待される。

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