論文の概要: Transport and information in open quantum systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.13292v1
- Date: Wed, 24 Jan 2024 08:26:48 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-25 15:05:45.118772
- Title: Transport and information in open quantum systems
- Title（参考訳）: 開量子系における輸送と情報
- Authors: Kasper Poulsen
- Abstract要約: 熱と他の種類のノイズを理解することは、量子情報保護とデコヒーレンス防止に不可欠です。
量子コンピュータ用に開発された量子システムを製造および制御する能力は、全く新しい設定で量子熱力学を実験的に研究することができる。
- 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: With the approaching second quantum revolution, the study of quantum
thermodynamics, particularly heat flow, has become even more relevant for two
main reasons. First, understanding heat and other types of noise is essential
for protecting quantum information and preventing decoherence. Second, the
ability to manufacture and control quantum systems developed for the quantum
computer allows for experimental study of quantum thermodynamics in entirely
new settings.
In this thesis, several systems involving quantum systems in contact with
baths are studied theoretically in experimentally available settings. First,
two rectification or diode setups for heat currents are proposed using a
dark-state mechanism. In one system, the dark-state mechanism is imperfect but
very robust. In the other system, the dark-state mechanism relies on quantum
entanglement and is much better but more fragile towards decoherence. Next, a
quantum version of the Wheatstone bridge is built using the same
entanglement-powered dark state mechanism. After having studied several
boundary-driven quantum systems, the lessons learned are generalized into
resonance conditions using a general linear chain of weakly interacting chains
of strongly interacting spins.
The final two chapters focus on the ability to study statistical physics in
realizable quantum systems. First, a Maxwell's demon setup is proposed. A
demon-controlled qutrit is coupled to two non-Markovian baths. The information
back-flow from the non-Markovian baths allows the demon to more effectively
transfer heat from the cold bath to the hot bath. Second, the Mott insulator to
superfluid phase transition in a lattice of transmons is examined. The ground
state has a variable particle number and is prepared using adiabatic state
preparation. This allows for the exploration of the entire phase diagram.
- Abstract（参考訳）: 第2次量子革命が近づくにつれ、量子熱力学の研究、特に熱流の研究は2つの主な理由によりさらに重要になっている。
まず、熱やその他の種類のノイズを理解することは、量子情報の保護とデコヒーレンス防止に不可欠である。
第二に、量子コンピュータ用に開発された量子システムの製造と制御能力は、全く新しい設定で量子熱力学を実験的に研究することができる。
本論文では、浴槽と接触する量子系を含むいくつかの系を理論的に実験的に利用可能な設定で研究する。
まず、ダークステート機構を用いて、熱電流の2つの整流またはダイオード設定を提案する。
ある系では、ダークステート機構は不完全だが非常に堅牢である。
他の系では、ダークステート機構は量子の絡み合いに依存しており、デコヒーレンスに対してより優れているがより脆弱である。
次に、同じエンタングルメント駆動のダークステート機構を使用して、ウィートストーンブリッジの量子バージョンが構築される。
いくつかの境界駆動量子システムを研究した後、学んだ教訓は強い相互作用するスピンの弱い相互作用鎖の一般線形鎖を用いて共鳴条件に一般化される。
最後の2章は、実現可能な量子システムで統計物理学を研究する能力に焦点を当てている。
まず、マックスウェルのデーモン設定を提案する。
デーモンコントロールキュートリットは2つの非マルコフ浴に結合される。
非マルコフ浴からの情報バックフローにより、デーモンは冷浴から熱浴へより効果的に熱を伝達することができる。
次に, トランスモン格子内の過流動相転移に対するモット絶縁体について検討した。
基底状態は、可変粒子数を有し、断熱処理を用いて調製される。
これにより、位相図全体の探索が可能になる。
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