論文の概要: Interferometry of quantum correlation functions to access quasiprobability distribution of work
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.21041v1
- Date: Fri, 31 May 2024 17:32:02 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-03 13:19:30.821796
- Title: Interferometry of quantum correlation functions to access quasiprobability distribution of work
- Title（参考訳）: 作業の準確率分布に対する量子相関関数の干渉計測
- Authors: Santiago Hernández-Gómez, Takuya Isogawa, Alessio Belenchia, Amikam Levy, Nicole Fabbri, Stefano Gherardini, Paola Cappellaro,
- Abstract要約: 我々は、カークウッド・ディラック準確率分布の再構成に補助的なシステムによって支援された干渉計方式を用いる。
本研究は,量子熱力学の文脈における作業準確率分布の物理的意義を明らかにするものである。
- 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: The Kirkwood-Dirac quasiprobability distribution emerges from the quantum correlation function of two observables measured at distinct times and is therefore relevant for fundamental physics and quantum technologies. These quasiprobabilities follow all but one of Kolmogorov axioms for joint probability distributions: they can take non-positive values. Their experimental reconstruction becomes challenging when expectation values of incompatible observables are involved. Previous strategies aimed to reconstruct them using weak measurements or combining strong measurements. Here, we use a more direct approach, an interferometric scheme aided by an auxiliary system, to reconstruct the Kirkwood-Dirac quasiprobability distribution. We experimentally demonstrate the interferometric scheme in an electron-nuclear spin system associated with a nitrogen-vacancy center in diamond. By measuring the characteristic function, we reconstruct the quasiprobability distribution of the work and analyze the behavior of the first and second moments of work. Our results clarify the physical meaning of the work quasiprobability distribution in the context of quantum thermodynamics. Finally, having measured the real and imaginary parts of the Kirkwood-Dirac quasiprobability of work, we are also able to study the uncertainty of measuring the Hamiltonian of the system at two times, via the Robertson-Schr{\"o}dinger uncertainty relation, for different initial states.
- Abstract（参考訳）: カークウッド・ディラック準確率分布は、異なる時期に測定された2つの観測可能量の量子相関関数から生じ、したがって基礎物理学や量子技術に関係している。
これらの準確率は、合同確率分布に対するコルモゴロフ公理の1つを除いて全て従う:非正の値を取ることができる。
不整合可観測物の期待値が関与すると、実験的な再構成は困難になる。
それまでの戦略は、弱い測定や強い測定を組み合わせることでそれらを再構築することであった。
ここでは、カークウッド・ディラック準確率分布を再構成するために、補助的なシステムによって支援されるより直接的な手法であるインターフェロメトリスキームを用いる。
ダイヤモンド中の窒素空孔中心に付随する電子核スピン系における干渉計方式を実験的に実証した。
特徴関数を測定することにより,作業の準確率分布を再構築し,第1,第2モーメントの挙動を解析する。
本研究は,量子熱力学の文脈における作業準確率分布の物理的意義を明らかにするものである。
最後に、カークウッド・ディラック準確率の実部と虚部を測った結果、異なる初期状態に対するロバートソン・シュルディンガーの不確実性関係を通して、系のハミルトニアンを2回測定する不確実性についても研究することができる。
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