論文の概要: Quantum Computers, Quantum Computing and Quantum Thermodynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.09663v1
- Date: Mon, 15 Apr 2024 10:53:13 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-16 12:40:28.468061
- Title: Quantum Computers, Quantum Computing and Quantum Thermodynamics
- Title（参考訳）: 量子コンピュータ, 量子コンピューティング, 量子熱力学
- Authors: Fabrizio Cleri,
- Abstract要約: 量子熱力学は、標準的な熱力学と非平衡統計物理学を、熱力学の限界よりはるかに低い大きさの系に拡張することを目的としている。
物理学の基礎に対する我々の理解を変えることを約束する、急速に発展する研究分野。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Quantum thermodynamics aims at extending standard thermodynamics and non-equilibrium statistical physics to systems with sizes well below the thermodynamic limit. A rapidly evolving research field, which promises to change our understanding of the foundations of physics, while enabling the discovery of novel thermodynamic techniques and applications at the nanoscale. Thermal management turned into a major obstacle in pushing the limits of conventional digital computers, and it will represent a crucial issue also for quantum computers. The practical realization of quantum computers with superconducting loops requires working at cryogenic temperatures to eliminate thermal noise; ion-trap qubits need as well low temperatures to minimize collisional noise; in both cases, the sub-nanometric sizes also bring about thermal broadening of the quantum states. A number of thermal and thermodynamic questions therefore take center stage, such as quantum re-definitions of work and heat, thermalization and randomization of quantum states, the overlap of quantum and thermal fluctuations, and many other, even including a proper definition of temperature for the small open systems constantly out of equilibrium that are the qubits. This overview provides an introductory perspective on a selection of current trends in quantum thermodynamics and their impact on quantum computers and quantum computing, with a language accessible also to postgraduate students and researchers from different fields.
- Abstract（参考訳）: 量子熱力学は、標準的な熱力学と非平衡統計物理学を、熱力学の限界よりはるかに低い大きさの系に拡張することを目的としている。
物理学の基礎の理解を変えつつ、ナノスケールで新しい熱力学技術や応用の発見を可能にする、急速に発展する研究分野である。
熱管理は従来のデジタルコンピュータの限界を押し上げる上で大きな障害となり、量子コンピュータにとっても重要な問題となるだろう。
超伝導ループを持つ量子コンピュータの現実的な実現には、熱ノイズを除去するために極低温での作業が必要であり、イオントラップ量子ビットは衝突ノイズを最小化するために温度だけでなく低温も必要である。
したがって、仕事と熱の量子再定義、量子状態の熱化とランダム化、量子および熱ゆらぎの重複など、多くの熱力学的疑問が中心となる。
この概要は、量子熱力学における現在のトレンドの選択とその量子コンピュータと量子コンピューティングへの影響に関する入門的な視点を提供し、異なる分野の大学院生や研究者にも言語がアクセス可能である。
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