論文の概要: Thermodynamically reversible quantum measurements and related work costs
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.16037v1
- Date: Sun, 25 Feb 2024 09:31:48 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-27 15:43:42.294062
- Title: Thermodynamically reversible quantum measurements and related work costs
- Title(参考訳): 熱力学的可逆量子測定と関連する作業コスト
- Authors: Camille L Latune and Cyril Elouard
- Abstract要約: 量子計測の実現に必要なエネルギー資源を解析する。
一般的な熱力学の議論を通して、最小限の必要な作業は測定対象のシステムのエネルギー変動に依存することを示す。
有限時間熱力学過程に固有のエントロピー生成の増大に伴う作業コストの増加について述べる。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Considering a general microscopic model for quantum measurement comprising a
measurement apparatus coupled to a thermal bath, we analyze the energetic
resources necessary for the realisation of quantum measurements, including the
process of switching on and off the coupling between the system and the
apparatus, the transition to a statistical mixture, the classical readout, and
the apparatus resetting. We show via general thermodynamic arguments that the
minimal required work depends on the energy variation of the system being
measured plus information-theoretic quantities characterizing the performance
of the measurement -- efficiency and completeness. Additionally, providing an
explicit protocol, we show that it is possible to perform thermodynamically
reversible measurement, thus reaching the minimal work expenditure. Finally,
for finite-time measurement protocols, we illustrate the increasing work cost
induced by rising entropy production inherent of finite-time thermodynamic
processes. This highlights an emerging trade-off between velocity of the
measurement and work cost, on top of a trade-off between efficiency of the
measurement and work cost.
- Abstract(参考訳): 熱浴に結合した測定装置を含む量子測定の一般的な微視的モデルを考慮して、システムと装置の結合をオン・オフするプロセス、統計混合物への遷移、古典的読み出し、および装置の再設定を含む、量子測定の実現に必要なエネルギー資源を分析する。
一般的な熱力学の議論を通して、必要最小限の作業は、測定されるシステムのエネルギー変動と、測定のパフォーマンスを特徴づける情報理論量に依存することを示した。
さらに, 明示的なプロトコルを提供することにより, 熱力学的に可逆的な測定が可能となり, 最小の作業コストに到達できることを示す。
最後に,有限時間計測プロトコルについて,有限時間熱力学プロセスに固有のエントロピー生成の増加による作業コストの増加を示す。
これは、測定の効率と作業コストのトレードオフに加えて、測定の速度と作業コストの間の新たなトレードオフを浮き彫りにしている。
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