論文の概要: Thermodynamically reversible quantum measurements and related work costs
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.16037v2
- Date: Wed, 5 Jun 2024 12:55:34 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-07 01:01:43.435112
- Title: Thermodynamically reversible quantum measurements and related work costs
- Title（参考訳）: 熱力学的可逆量子計測と関連する作業コスト
- Authors: Camille L Latune, 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顕微鏡モデルを考えると、システムと装置の結合のオンオフ過程、統計混合物への移行、古典的な読み出し、装置リセットなど、量子測定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、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、測定の性能を特徴づける情報理論量、すなわち効率と完全性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で、熱力学的に可逆な測定が可能であり、最小限の作業費に到達できることを示す。
最後に、有限時間測定プロトコルについて、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よる作業コストの増加について説明する。
これは、測定の効率と作業コストの間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トレードオフが増大していることを強調します。
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