論文の概要: Constraining work fluctuations of non-Hermitian dynamics across the exceptional point of a superconducting qubit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.12393v1
• Date: Thu, 21 Sep 2023 18:00:03 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-25 17:23:31.319575
• Title: Constraining work fluctuations of non-Hermitian dynamics across the exceptional point of a superconducting qubit
• Title（参考訳）: 超伝導量子ビットの例外点を越えた非エルミート力学の制約的仕事変動
• Authors: Serra Erdamar, Maryam Abbasi, Byung Ha, Weijian Chen, Jacob Muldoon, Yogesh Joglekar, and Kater W. Murch
• Abstract要約: 非エルミート量子ビットのゆらぎは、ハミルトニアンが複素あるいは純粋に虚数固有値を持つとしても、ジャージンスキーの等式に従うことを示す。 この結果は、そのような開放系の非平衡量子熱力学を研究するためのレシピを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.31747404144117775
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Thermodynamics constrains changes to the energy of a system, both deliberate and random, via its first and second laws. When the system is not in equilibrium, fluctuation theorems such as the Jarzynski equality further restrict the distributions of deliberate work done. Such fluctuation theorems have been experimentally verified in small, non-equilibrium quantum systems undergoing unitary or decohering dynamics. Yet, their validity in systems governed by a non-Hermitian Hamiltonian has long been contentious, due to the false premise of the Hamiltonian's dual and equivalent roles in dynamics and energetics. Here we show that work fluctuations in a non-Hermitian qubit obey the Jarzynski equality even if its Hamiltonian has complex or purely imaginary eigenvalues. With post-selection on a dissipative superconducting circuit undergoing a cyclic parameter sweep, we experimentally quantify the work distribution using projective energy measurements and show that the fate of the Jarzynski equality is determined by the parity-time symmetry of, and the energetics that result from, the corresponding non-Hermitian, Floquet Hamiltonian. By distinguishing the energetics from non-Hermitian dynamics, our results provide the recipe for investigating the non-equilibrium quantum thermodynamics of such open systems.
• Abstract（参考訳）: 熱力学は、第一法則と第二法則を通じて、意図的かつランダムな系のエネルギーに変化を制約する。 系が平衡でない場合、ジャジンスキー等式のような揺らぎ定理は、意図された作業の分布をさらに制限する。 このようなゆらぎの定理は、ユニタリあるいはデコヒーリングダイナミクスの小さな非平衡量子系において実験的に検証されている。 しかしながら、非エルミートハミルトニアンが支配する系におけるそれらの妥当性は、力学とエネルギー学におけるハミルトンの双対および等価な役割の誤った前提のため、長い間議論されてきた。 ここで、非エルミート量子ビットにおける仕事のゆらぎは、ハミルトニアンがその複素あるいは純粋に想像上の固有値を持つ場合でもジャージンスキー等式に従うことを示す。 循環パラメータスイープを施した散逸性超伝導回路上でのポストセレクションにより、射影エネルギー測定を用いて作業分布を実験的に定量化し、ジャジンスキー平等の運命がパリティ時対称性によって決定されることを示す。 非エルミート力学とエネルギーを区別することにより、そのような開系の非平衡量子熱力学を研究するためのレシピを提供する。

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