論文の概要: Experimental study on the principle of minimal work fluctuations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.14461v1
- Date: Mon, 23 Oct 2023 00:04:37 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-10-24 23:29:22.693769
- Title: Experimental study on the principle of minimal work fluctuations
- Title（参考訳）: 最小作業変動の原理に関する実験的研究
- Authors: Wei Cheng, Wenquan Liu, Yang Wu, Zhibo Niu, Chang-Kui Duan, Jiangbin
Gong, Xing Rong, Jiangfeng Du
- Abstract要約: 有名な量子ジャジンスキー等式の中心量は、$e-beta W$である。
adiabatic process は $e-beta W$ の分散を最小化する。
shortcuts-to-adiabaticityコントロールは、高速なワークプロトコルにおける$e-beta W$の分散を最小限にするために利用することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 15.669403441393383
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The central quantity in the celebrated quantum Jarzynski equality is
$e^{-\beta W}$, where $W$ is work and $\beta$ is the inverse temperature. The
impact of quantum randomness on the fluctuations of $e^{-\beta W}$ and hence on
the predictive power of the Jarzynski estimator is an important problem.
Working on a single nitrogen-vacancy center in diamond and riding on an
implementation of two-point measurement of non-equilibrium work with
single-shot readout, we have conducted a direct experimental investigation of
the relationship between the fluctuations of $e^{-\beta W}$ and adiabaticity of
non-equilibrium work protocols. It is observed that adiabatic processes
minimize the variance of $e^{-\beta W}$, thus verifying an early theoretical
concept, the so-called principle of minimal work fluctuations. Furthermore, it
is experimentally demonstrated that shortcuts-to-adiabaticity control can be
exploited to minimize the variance of $e^{-\beta W}$ in fast work protocols.
Our work should stimulate further experimental studies of quantum effects on
the bias and error in the estimates of free energy differences based on the
Jarzynski equality.
- Abstract（参考訳）: 有名な量子ジャジンスキーの等式の中心的な量は$e^{-\beta W}$であり、$W$は作用し、$\beta$は逆温度である。
量子ランダム性が$e^{-\beta w}$のゆらぎに与える影響、したがってジャジンスキー推定器の予測力に与える影響は重要な問題である。
ダイヤモンドの1つの窒素空洞中心に取り組み, 単発読み出しによる非平衡作業の2点測定の実施について検討し, $e^{-\beta w}$の変動と非平衡作業プロトコルの断熱性との関係について直接実験を行った。
断熱過程は$e^{-\beta w}$の分散を最小限に抑え、初期の理論的な概念である極小作業変動の原理を検証することが観察されている。
さらに、高速作業プロトコルにおける$e^{-\beta W}$の分散を最小限に抑えるために、ショートカット・トゥ・アディバティティティ制御を活用できることを実験的に実証した。
我々の研究は、ジャージンスキー等式に基づく自由エネルギー差の推定におけるバイアスと誤差に対する量子効果のさらなる実験的研究を刺激すべきである。
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