論文の概要: Thermodynamics of the quantum Mpemba effect

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.16959v3
• Date: Fri, 04 Oct 2024 15:01:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-07 15:06:56.165829
• Title: Thermodynamics of the quantum Mpemba effect
• Title（参考訳）: 量子ムペンバ効果の熱力学
• Authors: Mattia Moroder, Oisín Culhane, Krissia Zawadzki, John Goold,
• Abstract要約: エネルギー固有基底において、状態が対角状態に変換された場合、指数的な平衡へのスピードアップが常に起こることを示す。 変換状態がより高い非平衡自由エネルギーを持つとき、熱力学的推論を用いて、これはテクスチゲヌイン量子Mpemba効果であると主張する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: We investigate the quantum Mpemba effect from the perspective of non-equilibrium quantum thermodynamics by studying relaxation dynamics of quantum systems coupled to a Markovian heat bath, which are described by Davies maps. Starting from a state with coherences in the energy eigenbasis, we demonstrate that an exponential speedup to equilibrium will always occur if the state is transformed to a diagonal state in the energy eigenbasis, provided that the spectral gap of the generator is defined by a complex eigenvalue. When the transformed state has a higher nonequilibrium free energy, we argue using thermodynamic reasoning that this is a \textit{genuine} quantum Mpemba effect. Furthermore, we show how a unitary transformation on an initial state can always be constructed to yield the effect and demonstrate our findings by studying the dynamics of both the non-equilibrium free energy and the irreversible entropy production in single and multi-qubit examples.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,非平衡量子熱力学の観点から,マルコフ熱浴と結合した量子系の緩和力学を研究することで量子Mpemba効果を解明する。 エネルギー固有基底におけるコヒーレンスを持つ状態から始めると、エネルギー固有基底において状態が対角状態に変換された場合、指数的な平衡へのスピードアップが常に起こることを示し、生成子のスペクトルギャップが複素固有値によって定義される。 変換状態がより高い非平衡自由エネルギーを持つとき、熱力学的推論を用いて、これは「textit{genuine} 量子 Mpemba 効果」であると主張する。 さらに、初期状態におけるユニタリ変換が常に構成され、その効果が得られ、また、非平衡自由エネルギーと可逆エントロピー生成の両方のダイナミクスを単一および多ビットの例で研究することによって、我々の研究結果を示す。

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