論文の概要: Stochastic Thermodynamics at the Quantum-Classical Boundary: A Self-Consistent Framework Based on Adiabatic-Response Theory
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.10118v2
- Date: Mon, 23 Sep 2024 21:34:10 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-11-09 03:14:33.981961
- Title: Stochastic Thermodynamics at the Quantum-Classical Boundary: A Self-Consistent Framework Based on Adiabatic-Response Theory
- Title（参考訳）: 量子古典境界における確率的熱力学:断熱応答理論に基づく自己持続的枠組み
- Authors: Joshua Eglinton, Federico Carollo, Igor Lesanovsky, Kay Brandner,
- Abstract要約: マイクロサーマルマシンは将来の量子技術において重要な役割を果たすことを約束する。
このようなデバイスを広く応用するには、出力を古典的自由度のような容易にアクセス可能なストレージシステムに流すための効果的な戦略が必要である。
我々は,このような量子古典ハイブリッドデバイスを熱力学的に一貫した方法でモデル化できる自己整合理論フレームワークを開発した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Microscopic thermal machines promise to play an important role in future quantum technologies. Making such devices widely applicable will require effective strategies to channel their output into easily accessible storage systems like classical degrees of freedom. Here, we develop a self-consistent theoretical framework that makes it possible to model such quantum-classical hybrid devices in a thermodynamically consistent manner. Our approach is based on the assumption that the quantum part of the device is subject to strong decoherence and dissipation induced by a thermal reservoir. Due to the ensuing separation of time scales between slowly evolving classical and fast relaxing quantum degrees of freedom, the dynamics of the hybrid system can be described by means of adiabatic-response theory. We show that, upon including fluctuations in a minimally consistent way, the resulting equations of motion can be equipped with a first and second law, both on the ensemble level and on the level of individual trajectories of the classical part of the system, where thermodynamic quantities like heat and work become stochastic variables. As an application of our theory, we work out a physically transparent model of a quantum-classical hybrid engine, whose working system consists of a chain of Rydberg atoms, which is confined in an optical cavity and driven by periodic temperature variations. We demonstrate through numerical simulations that the engine can sustain periodic oscillations of a movable mirror, which acts as a classical load, against external friction and extract the full distributions of input heat and output work. By making the statistics of thermodynamic processes in quantum-classical hybrid systems accessible without the need to further specify a measurement protocol, our work contributes to bridging the long-standing gap between classical and quantum stochastic thermodynamics.
- Abstract（参考訳）: マイクロサーマルマシンは将来の量子技術において重要な役割を果たすことを約束する。
このようなデバイスを広く応用するには、出力を古典的自由度のような容易にアクセス可能なストレージシステムに流すための効果的な戦略が必要である。
本稿では,このような量子古典ハイブリッドデバイスを熱力学的に一貫した方法でモデル化できる自己整合理論フレームワークを開発する。
我々のアプローチは、装置の量子部分が熱貯水池によって引き起こされる強い脱コヒーレンスと散逸の影響を受けるという仮定に基づいている。
徐々に進化する古典と緩やかな量子自由度の間の時間スケールの分離により、ハイブリッドシステムの力学は断熱応答理論によって説明できる。
最小一貫した方法で揺らぎを組み込むと、結果として生じる運動方程式はアンサンブルレベルと古典的部分の個々の軌跡のレベルの両方で第1法則と第2法則を具備でき、そこでは熱や仕事などの熱力学量が確率変数となる。
我々の理論の応用として、光学キャビティに閉じ込められ周期的な温度変化によって駆動されるリドバーグ原子の連鎖からなる量子古典ハイブリッドエンジンの物理的に透明なモデルを提案する。
本研究では, エンジンが外部摩擦に対して古典的な負荷として作用する可動ミラーの周期的な振動を持続し, 入力熱と出力の完全な分布を抽出できることを数値シミュレーションにより示す。
量子古典ハイブリッド系における熱力学的過程の統計を、さらに測定プロトコルを指定せずに利用できるようにすることで、我々の研究は、古典的および量子確率的熱力学の長年のギャップを埋めることに貢献している。
関連論文リスト
- Thermalization and Criticality on an Analog-Digital Quantum Simulator [133.58336306417294]
本稿では,69個の超伝導量子ビットからなる量子シミュレータについて述べる。
古典的Kosterlitz-Thouless相転移のシグネチャと,Kibble-Zurekスケール予測からの強い偏差を観測する。
本システムは, 対角二量体状態でディジタル的に調製し, 熱化時のエネルギーと渦の輸送を画像化する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-05-27T17:40:39Z) - Leveraging Machine Learning to Gain Insights on Quantum Thermodynamic
Entropy [0.0]
本稿では、単一量子粒子を作動流体とする量子エンジンの熱力学解析について述べる。
我々の設計は、古典的なカオスSzilard Mapをモデルとし、測定、熱エネルギー抽出、メモリリセットの熱力学サイクルを含む。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-05-08T18:16:28Z) - Thermodynamic geometry of ideal quantum gases: a general framework and a
geometric picture of BEC-enhanced heat engines [0.0]
平衡物理学の標準的なアプローチは、熱力学的に一貫した方法で遅い駆動状態にまで拡張できることを示す。
我々はリンドブラッド型量子マスター方程式を用いて、調和に閉じ込められたボースガスを用いて量子多体エンジンの力学モデルを構築する。
我々の研究は、量子多体効果が熱機械の性能に与える影響を体系的に評価することを可能にする、より一般的な熱力学フレームワークの道を開いた。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-12-22T23:14:00Z) - Quantum thermodynamics with fast driving and strong coupling via the mesoscopic leads approach [0.0]
熱浴と強く結合した駆動量子系の熱力学を理解することは、量子熱力学とメソスコピック物理学の中心的な焦点である。
メソスコピックリードのアプローチは、最近定常的な熱機械に一般化され、非相互作用極限でランダウアーB"ユティカー理論を再現する能力を持つ。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-06-02T15:15:59Z) - Model-free optimization of power/efficiency tradeoffs in quantum thermal
machines using reinforcement learning [0.0]
量子熱機械 (quantum thermo machine) は、マイクロスケールやナノスケールでの熱と仕事の変換を可能にするオープン量子システムである。
本稿では,非平衡熱力学サイクルを特定するために,強化学習に基づく一般モデルフリーフレームワークを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-04-10T22:44:28Z) - 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) - Fast Thermalization from the Eigenstate Thermalization Hypothesis [69.68937033275746]
固有状態熱化仮説(ETH)は閉量子系における熱力学現象を理解する上で重要な役割を果たしている。
本稿では,ETHと高速熱化とグローバルギブス状態との厳密な関係を確立する。
この結果はカオス開量子系における有限時間熱化を説明する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-14T18:48:31Z) - Pulsed multireservoir engineering for a trapped ion with applications to
state synthesis and quantum Otto cycles [68.8204255655161]
貯水池工学(Reservoir engineering)は、消散と脱コヒーレンス(decoherence)を障害というよりはむしろ道具として扱う、注目すべきタスクである。
トラップイオンの1次元高調波運動のための貯水池工学を実装するための衝突モデルを構築した。
複数の内部レベルを持つため、複数の貯水池を設計することができ、よく知られた非古典的な運動状態のより効率的な合成を可能にする。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-11-26T08:32:39Z) - Open-system approach to nonequilibrium quantum thermodynamics at
arbitrary coupling [77.34726150561087]
熱浴に結合したオープン量子系の熱力学挙動を記述する一般的な理論を開発する。
我々のアプローチは、縮小された開系状態に対する正確な時間局所量子マスター方程式に基づいている。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-09-24T11:19:22Z) - Szilard Engines as Quantum Thermodynamical Systems [1.3764085113103222]
動作流体が1つの量子粒子からなるエンジンを解析する。
量子エンジンが第二法則に従うことを示す。
しかし、量子エンジンは実質的に異なる機構によって実現している。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-10-27T22:33:13Z) - Analog cosmological reheating in an ultracold Bose gas [58.720142291102135]
超低温ボースガス中の一般宇宙論単体モデルの再加熱様ダイナミクスを量子シミュレーションする。
非相対論的極限において、拡大時空と背景振動インフラトン場を模倣する。
提案された実験は、弱い結合状態を超えても、最近まで進化を探求する可能性がある。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-08-05T18:00:26Z)
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。