論文の概要: Quantum Computer-Based Verification of Quantum Thermodynamic Uncertainty Relation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.19293v2
- Date: Sun, 21 Jul 2024 06:13:52 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-24 02:30:51.692426
- Title: Quantum Computer-Based Verification of Quantum Thermodynamic Uncertainty Relation
- Title（参考訳）: 量子コンピュータによる量子熱力学不確かさ関係の検証
- Authors: Nobumasa Ishida, Yoshihiko Hasegawa,
- Abstract要約: 量子熱力学的不確実性関係は、精度と熱力学的コストの基本的なトレードオフを確立する。
本稿では,一般的な量子熱力学不確実性関係の検証にノイズ量子コンピュータを用いるアプローチを提案する。
この研究は、量子熱力学的トレードオフを示すため、ノイズの多い量子コンピュータの可能性と限界を強調した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.6574413179773757
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum thermodynamic uncertainty relations establish the fundamental trade-off between precision and thermodynamic costs, yet their empirical verification is scarce. To extend the range of real-world tests, we present an approach that utilizes a noisy quantum computer for verifying a general quantum thermodynamic uncertainty relation. We employ a three-fold methodology to tackle the limitations of current quantum processors: generalizing a thermodynamic uncertainty relation to arbitrary observables under completely positive trace-preserving maps, proposing a method to measure the thermodynamic cost (survival activity) in the weak coupling regime, and reducing the required circuit depth by exploiting the properties of our thermodynamic uncertainty relation. We apply our bound to a quantum time correlator measurement protocol on IBM's cloud-based quantum processor. The empirical results show that our bound tightly constrains precision, with the relative variance approaching the theoretical limit within a single order of magnitude. Furthermore, our approach enables the saturation of our thermodynamic uncertainty relation by constructing the optimal observable that requires entangled measurements. This study highlights the potential and limitations of noisy quantum computers for demonstrating quantum thermodynamic trade-offs.
- Abstract（参考訳）: 量子熱力学的不確実性関係は、精度と熱力学的コストの基本的なトレードオフを確立するが、その実証的な検証は乏しい。
実世界の実験の範囲を拡大するため,一般的な量子熱力学不確実性関係を検証するためにノイズ量子コンピュータを利用する手法を提案する。
完全正のトレース保存写像の下での任意の可観測物に対する熱力学的不確実性関係を一般化し、弱いカップリング状態における熱力学的コスト(生存活動)を測定する方法を提案し、熱力学的不確実性関係の特性を利用して必要な回路深さを削減する。
我々は,IBMのクラウドベースの量子プロセッサ上での量子時間相関器測定プロトコルに適用する。
実験の結果、我々の拘束力は精度を厳しく制限し、相対的な分散は1桁の精度で理論上の限界に近づいた。
さらに, エンタングル計測を必要とする最適観測値を構築することにより, 熱力学的不確実性関係の飽和を可能にする。
この研究は、量子熱力学的トレードオフを示すため、ノイズの多い量子コンピュータの可能性と限界を強調した。
関連論文リスト
- Finite-Time Processes In Quantum Thermodynamics: The Limits Of Irreversibility [0.0]
物理過程における不可逆性の出現は、量子力学の可逆性にも拘わらず、物理学において未解決の問題である。
この論文は、量子力学と熱力学の複雑な関係を探求している。
量子力学の可逆的微視的枠組みから不可逆的熱力学挙動を導出する課題に取り組む。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-10-24T16:48:24Z) - Quantum thermodynamic uncertainty relation under feedback control [1.9580473532948401]
量子システムを操作するための制御技術である量子フィードバックが、精度を高める方法について検討する。
フィードバック制御の存在は, 連続測定システムの精度を高めることができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-12-12T16:27:18Z) - Nonequilibrium thermodynamics of quantum coherence beyond linear
response [0.0]
我々はコヒーレンスの遠平衡熱力学に対する一般的な動的ベイズ-ネットワークアプローチを開発する。
我々は、コヒーレンス・ツー・ワーク変換の成功基準を取得し、量子コヒーレンスにより最大作業抽出が増加する非平衡状態を特定する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-01-31T10:24:15Z) - Toward Quantum Computing Phase Diagrams of Gauge Theories with Thermal
Pure Quantum States [0.0]
制約ゲージ理論に応用した統計力学の熱純量子状態定式化の一般化を提案する。
我々は, 単純な低次元ゲージ理論の位相図が, このアプローチを用いて頑健に決定されていることを数値的に示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-08-28T01:26:10Z) - Demonstrating Quantum Microscopic Reversibility Using Coherent States of
Light [58.8645797643406]
本研究では, 量子系が熱浴と相互作用する際の可視性に関する量子一般化を実験的に提案する。
微視的可逆性の原理に対する量子修正が低温限界において重要であることを検証した。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-05-26T00:25:29Z) - Gauge Quantum Thermodynamics of Time-local non-Markovian Evolutions [77.34726150561087]
一般時間局所非マルコフマスター方程式を扱う。
我々は、電流とパワーを、古典的熱力学のようにプロセスに依存していると定義する。
この理論を量子熱機関に適用することにより、ゲージ変換が機械効率を変化させることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-04-06T17:59:15Z) - Experimental verification of fluctuation relations with a quantum
computer [68.8204255655161]
我々は、量子プロセッサを用いて、非平衡量子熱力学における多くの理論的結果を実験的に検証する。
我々の実験は、量子計算の非平衡エネルギー論を理解するための実験基盤を構成する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-06-08T14:16:12Z) - Taking the temperature of a pure quantum state [55.41644538483948]
温度は一見単純な概念で、量子物理学研究の最前線ではまだ深い疑問が浮かび上がっています。
本稿では,量子干渉による純状態の温度測定手法を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-03-30T18:18:37Z) - Coherences and the thermodynamic uncertainty relation: Insights from
quantum absorption refrigerators [6.211723927647019]
量子状態における熱力学の不確実性関係の妥当性について, 量子系コヒーレンスと熱電流変動の相互作用について検討した。
この結果から, 量子コヒーレント熱機械の性能評価には, 揺らぎが不可欠であることが示唆された。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-11-30T03:15:27Z) - Entropic Uncertainty Relations and the Quantum-to-Classical transition [77.34726150561087]
我々は、不確実性関係の分析を通して見られるように、量子-古典的遷移にいくつかの光を当てることを目指している。
エントロピックな不確実性関係を用いて、2つの適切に定義された量の系を同時に作成できることを、マクロ計測のモデルに含めることによってのみ示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-03-04T14:01:17Z) - Simulation of Thermal Relaxation in Spin Chemistry Systems on a Quantum
Computer Using Inherent Qubit Decoherence [53.20999552522241]
我々は,実世界の量子システムの振舞いをシミュレーションする資源として,キュービットデコヒーレンスを活用することを目指している。
熱緩和を行うための3つの方法を提案する。
結果,実験データ,理論的予測との間には,良好な一致が得られた。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-01-03T11:48:11Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。