論文の概要: Quasiprobabilities in quantum thermodynamics and many-body systems: A tutorial
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.17138v1
- Date: Mon, 25 Mar 2024 19:22:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-27 19:45:52.708463
- Title: Quasiprobabilities in quantum thermodynamics and many-body systems: A tutorial
- Title（参考訳）: 量子熱力学と多体系における準確率:チュートリアル
- Authors: Stefano Gherardini, Gabriele De Chiara,
- Abstract要約: 文献で知られている主準確率の定義、解釈、性質について述べる。
量子熱力学における準確率の利用について、仕事と熱の量子統計を記述する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quasiprobabilities are mathematical quantities describing the statistics of measurement outcomes evaluated at two or more times, which incorporate the incompatibility of the measurement observables and the state of the measured quantum system. In this tutorial, we present the definition, interpretation and properties of the main quasiprobabilities known in the literature. We also discuss techniques to experimentally access a quasiprobability distribution, ranging from the weak two-point measurement scheme, to a Ramsey-like interferometric scheme and procedures assisted by an external detector. Once defined the fundamental concepts following the standpoint of joint measurability in quantum mechanics, we illustrate the use of quasiprobabilities in quantum thermodynamics to describe the quantum statistics of work and heat, and to explain anomalies in the energy exchanges entailed by a given thermodynamic transformation. On the one hand, in work protocols, we show how absorbed energy can be converted to extractable work and vice versa due to Hamiltonian incompatibility at distinct times. On the other hand, in exchange processes between two quantum systems initially at different temperatures, we explain how quantum correlations in their initial state may induce cold-to-hot energy exchanges, which are unnatural between any pair of equilibrium non-driven systems. We conclude the tutorial by giving simple examples where quasiprobabilities are applied to many-body systems: scrambling of quantum information, sensitivity to local perturbations, quantum work statistics in the quenched dynamics of models that can be mapped onto systems of free fermions, for instance the Ising model with a transverse field. Throughout the tutorial, we meticulously present derivations of essential concepts alongside straightforward examples, aiming to enhance comprehension and facilitate learning.
- Abstract（参考訳）: 準確率(英: Quasiprobabilities)は、測定結果の統計を2回以上の時間で表す数学的量であり、測定可能な測定値の不整合性と測定された量子系の状態を含む。
本チュートリアルでは,本論文で知られている主準確率の定義,解釈,特性について述べる。
また、弱い2点測定方式からラムゼー型干渉計方式、外部検出器で補助される手順まで、準確率分布を実験的にアクセスする手法についても論じる。
量子力学における関節測定可能性の観点に従って基本的な概念を定義すると、仕事と熱の量子統計を記述するために量子熱力学における準確率の使用を説明し、与えられた熱力学変換によって引き起こされるエネルギー交換における異常を説明する。
一方, 作業プロトコルでは, 吸収エネルギーが抽出可能な作業にどのように変換できるかを示す。
一方、最初に異なる温度で2つの量子系間の交換過程において、その初期状態における量子相関が、任意の平衡非駆動系間の不自然な冷間エネルギー交換をいかに引き起こすかを説明する。
量子情報のスクランブル、局所摂動に対する感度、自由フェルミオンの系にマッピング可能なモデルのクエンチ力学における量子作業統計、例えば横フィールドを持つイジングモデルなどである。
チュートリアルを通して,本質的な概念の導出を簡潔な例とともに慎重に提示し,理解の促進と学習の促進を目的としている。
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