論文の概要: Quantum Computer-Based Verification of Quantum Thermodynamic Uncertainty Relation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.19293v4
• Date: Mon, 25 Aug 2025 02:34:19 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-26 14:31:50.301606
• 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: 一般的な量子熱力学的不確実性関係の実証実験を報告した。 この検証はIBMのクラウドベースの量子プロセッサで実証されている。 本研究は, 量子コンピュータを基本熱力学的トレードオフ関係研究の有効なプラットフォームとして確立した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3867363075280543
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum thermodynamic uncertainty relations establish fundamental trade-offs between the precision achievable in quantum systems and associated thermodynamic quantities such as entropy production or dynamical activity. While foundational, empirical demonstrations have thus far been confined to specific cases, either assuming time-reversal symmetry or involving particular measurement types, leaving the verification of their universal validity unrealized. This work leverages a quantum computer to report the first empirical verification of a general quantum thermodynamic uncertainty relation, valid for arbitrary dynamics and observables. We theoretically derive the relation, revealing survival activity as the pivotal thermodynamic quantity governing the precision bound. The verification is demonstrated on IBM's cloud-based quantum processor, which is treated as a real thermodynamic system. To achieve accurate results despite substantial device errors, we introduce a generic protocol for measuring survival activity and employ circuit reduction techniques based on the relation's properties. This strategy allows us to empirically identify survival activity for the first time and confirm the derived relation. Furthermore, the quantum computer's versatility enables the implementation of optimal observables, leading to the saturation of the relation and demonstrating the sharpness of our bound on a physical device. The method's broad applicability is further illustrated by verifying the trade-off for quantum time correlators. Our findings establish quantum computers as effective platforms for investigating fundamental thermodynamic trade-off relations.
• Abstract（参考訳）: 量子熱力学の不確実性関係は、量子系で達成可能な精度とエントロピー生成や動的活動のような関連する熱力学量との間の基本的なトレードオフを確立する。 基礎的かつ実証的な実証は、時間反転対称性を仮定するか、特定の測定タイプを含む特定のケースに限られており、それらの普遍的妥当性の検証は未実現のままである。 この研究は、量子コンピュータを利用して、任意の力学と観測可能量に有効な一般的な量子熱力学の不確実性関係の最初の実験的な検証を報告している。 我々は理論的にその関係を導出し、精度境界を規定する中心的な熱力学量として生存活動を明らかにする。 この検証は、実際の熱力学システムとして扱われるIBMのクラウドベースの量子プロセッサで実証されている。 デバイスエラーに拘わらず正確な結果を得るため,サバイバル活性を測定するための汎用プロトコルを導入し,その特性に基づいた回路縮小手法を適用した。 この戦略により、初めて生存活動が実証的に特定され、導出された関係が確認できる。 さらに、量子コンピュータの汎用性により、最適観測値の実装が可能となり、関係が飽和し、物理デバイス上の境界のシャープさが示される。 この手法の適用性はさらに、量子時間相関器のトレードオフを検証することによって説明される。 本研究は, 量子コンピュータを基本熱力学的トレードオフ関係研究の有効なプラットフォームとして確立した。

関連論文リスト

• Fundamental constraints on quantum fluctuations: Conservation laws, reality, and no-signaling [0.0]
  量子揺らぎは計算、センシング、暗号、熱力学に影響を及ぼす。 量子力学は、単一点における観測可能量の計測に正確な規則を提供するが、時間とともに変動の変動を特徴づける標準的な枠組みは存在しない。 我々は,これらの変動を一貫した測定を行うには,保存法則,符号なし原理,物理的リアリズムに対する期待の制約を満たさなければならない,という4つの基本的基準を提案する。 この結果により、絡み合い、ステアリング、ベルの不等式といった重要な量子情報の概念を、瞬時観測可能ではなくプロセスに拡張することができる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-02-18T14:48:21Z)
• Quantum Measurement for Quantum Chemistry on a Quantum Computer [0.0]
  任意の量子アルゴリズムの重要な構成要素は、所望のプロパティが量子コンピュータから抽出される測定ステップである。 このレビューは、量子化学に適した量子計測技術の最近の進歩に焦点を当てている。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-01-24T23:06:32Z)
• 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)
• Effect of the readout efficiency of quantum measurement on the system entanglement [44.99833362998488]
  非効率なモニタリングの下で、1d量子ランダムウォークにおける粒子の絡み合いを定量化する。 測定によって引き起こされる量子-古典的交叉における系の最大平均絡み合いは、測定強度と非効率性によって異なる方法であることがわかった。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-02-29T18:10:05Z)
• 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)
• Quantum data learning for quantum simulations in high-energy physics [55.41644538483948]
  本研究では,高エネルギー物理における量子データ学習の実践的問題への適用性について検討する。 我々は、量子畳み込みニューラルネットワークに基づくアンサッツを用いて、基底状態の量子位相を認識できることを数値的に示す。 これらのベンチマークで示された非自明な学習特性の観察は、高エネルギー物理学における量子データ学習アーキテクチャのさらなる探求の動機となる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-06-29T18:00:01Z)
• Unraveling the Mystery of Quantum Measurement with A New Space-Time Approach to Relativistic Quantum Mechanics [9.116661570248171]
  量子測定は量子力学の分野における基本的な概念である。 その重要性にもかかわらず、4つの基本的な問題は、より広範な量子計測の応用に重大な課題を提起し続けている。 我々は、これらの問題に体系的に対処するために、相対論的量子力学に新しい時空アプローチを採用する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-06-01T13:25:08Z)
• 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)
• Universality of critical dynamics with finite entanglement [68.8204255655161]
  臨界近傍の量子系の低エネルギー力学が有限絡みによってどのように変化するかを研究する。 その結果、時間依存的臨界現象における絡み合いによる正確な役割が確立された。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-01-23T19:23:54Z)
• 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)
• Engineered Dissipation for Quantum Information Science [0.0]
  散逸は量子情報の操作に欠かせない道具である。 散逸工学は、量子測定、量子状態の準備、量子状態安定化を可能にする。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-02-10T19:00:01Z)
• Circuit Symmetry Verification Mitigates Quantum-Domain Impairments [69.33243249411113]
  本稿では,量子状態の知識を必要とせず,量子回路の可換性を検証する回路指向対称性検証を提案する。 特に、従来の量子領域形式を回路指向安定化器に一般化するフーリエ時間安定化器(STS)手法を提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-12-27T21:15:35Z)
• 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)
• Information Scrambling in Computationally Complex Quantum Circuits [56.22772134614514]
  53量子ビット量子プロセッサにおける量子スクランブルのダイナミクスを実験的に検討する。 演算子の拡散は効率的な古典的モデルによって捉えられるが、演算子の絡み合いは指数関数的にスケールされた計算資源を必要とする。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-01-21T22:18:49Z)
• 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)
• Maximal entropy approach for quantum state tomography [3.6344381605841187]
  現在の量子コンピューティングデバイスは、ノイズの多い中間スケール量子$(NISQ$)$デバイスである。 量子トモグラフィーは、観測可能な完全な集合によって量子系の密度行列を再構築しようとする。 本稿では、未知の可観測物の値を予測するために、最大情報エントロピーに基づく量子トモグラフィーの代替手法を提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-09-02T04:39:45Z)
• 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。