論文の概要: Experimental Validation of Enhanced Information Capacity by Quantum Switch in Accordance with Thermodynamic Laws
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.01951v1
- Date: Tue, 4 Jun 2024 04:03:51 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-05 18:00:19.039513
- Title: Experimental Validation of Enhanced Information Capacity by Quantum Switch in Accordance with Thermodynamic Laws
- Title（参考訳）: 量子スイッチによる熱力学則による情報容量向上の実験検証
- Authors: Cheng Xi, Xiangjing Liu, Hongfeng Liu, Keyi Huang, Xinyue Long, Daniel Ebler, Xinfang Nie, Oscar Dahlsten, Dawei Lu,
- Abstract要約: 熱力学の法則を用いて量子スイッチの相互作用を実験的に探索する。
量子スイッチングチャネルが情報伝達能力を高める方法を示す。
制御系のコヒーレンスに付随する自由エネルギーを消費しながら, 熱状態から熱的でない状態への切り替えが可能であることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.0448076679597245
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: We experimentally probe the interplay of the quantum switch with the laws of thermodynamics. The quantum switch places two channels in a superposition of orders and may be applied to thermalizing channels. Quantum-switching thermal channels has been shown to give apparent violations of the second law. Central to these apparent violations is how quantum switching channels can increase the capacity to communicate information. We experimentally show this increase and how it is consistent with the laws of thermodynamics, demonstrating how thermodynamic resources are consumed. We use a nuclear magnetic resonance approach with coherently controlled interactions of nuclear spin qubits. We verify an analytical upper bound on the increase in capacity for channels that preserve energy and thermal states, and demonstrate that the bound can be exceeded for an energy-altering channel. We show that the switch can be used to take a thermal state to a state that is not thermal, whilst consuming free energy associated with the coherence of a control system. The results show how the switch can be incorporated into quantum thermodynamics experiments as an additional resource.
- Abstract（参考訳）: 熱力学の法則を用いて量子スイッチの相互作用を実験的に探索する。
量子スイッチは、2つのチャネルを順序の重畳に配置し、熱化チャネルに適用することができる。
量子スイッチング熱チャネルは第2法則に明らかに違反していることが示されている。
これらの明らかな違反の中心は、量子スイッチングチャネルが情報伝達能力を高める方法である。
この増加と熱力学の法則とどのように一致しているかを実験的に示し、熱力学資源がどのように消費されるかを示す。
我々は、核スピン量子ビットのコヒーレントに制御された相互作用を持つ核磁気共鳴法を用いる。
エネルギー状態と熱状態を保存するチャネルの容量増加に関する解析上界を検証し,エネルギー変化チャネルに対して境界を超過できることを実証する。
制御系のコヒーレンスに付随する自由エネルギーを消費しながら, 熱状態から熱的でない状態への切り替えが可能であることを示す。
この結果は、スイッチを量子熱力学実験に追加資源として組み込む方法を示している。
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