論文の概要: Operational work fluctuation theorem for open quantum systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.13417v1
- Date: Sat, 24 Aug 2024 01:01:50 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-27 19:39:20.373768
- Title: Operational work fluctuation theorem for open quantum systems
- Title（参考訳）: 開量子系に対する操作的作業ゆらぎ定理
- Authors: Konstantin Beyer, Walter T. Strunz,
- Abstract要約: 本稿では、駆動プロトコルで決定される外部測定可能な量子作業に有効な量子ゆらぎ定理を提案する。
我々の定理は不等式の形で成り立つので、真の自由エネルギー差にのみ束縛される。
- 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 classical Jarzynski equality establishes an exact relation between the stochastic work performed on a system driven out of thermal equilibrium and the free energy difference in a corresponding quasi-static process. This fluctuation theorem bears experimental relevance, as it enables the determination of the free energy difference through the measurement of externally applied work in a nonequilibrium process. In the quantum case, the Jarzynski equality only holds if the measurement procedure of the stochastic work is drastically changed: it is replaced by a so-called two-point measurement (TPM) scheme that requires the knowledge of the initial and final Hamiltonian and therefore lacks the predictive power for the free energy difference that the classical Jarzynski equation is known for. Here, we propose a quantum {{fluctuation theorem}} that is valid for externally measurable quantum work determined during the driving protocol. In contrast to the TPM case, the theorem also applies to open quantum systems and the scenario can be realized without knowing the system Hamiltonian. Our fluctuation theorem comes in the form of an inequality and therefore only yields bounds to the true free energy difference. The inequality is saturated in the quasiclassical case of vanishing energy coherences at the beginning and at the end of the protocol. Thus, there is a clear quantum disadvantage.
- Abstract（参考訳）: 古典的ジャジンスキーの等式は、熱平衡から駆動される系上で実行される確率的仕事と対応する準定常過程における自由エネルギー差との正確な関係を確立する。
この揺らぎ定理は、非平衡過程における外部に応用された仕事の測定を通じて自由エネルギー差を決定できるため、実験的な関係を持つ。
量子の場合、ジャジンスキーの等式は、確率的作業の測定手順が劇的に変化した場合のみ成り立つ:それは、初期および最終ハミルトニアンの知識を必要とするいわゆる2点測定(TPM)スキームに置き換えられ、したがって古典的ジャジンスキー方程式が知られている自由エネルギー差の予測力に欠ける。
ここでは、駆動プロトコルで決定される外部測定可能な量子ワークに有効である量子{{ゆらぎ定理}}を提案する。
TPMの場合とは対照的に、定理は開量子系にも適用され、ハミルトニアン系を知ることなくシナリオを実現できる。
我々の揺らぎ定理は不等式の形で成り立つので、真の自由エネルギー差にのみ束縛される。
不等式は、プロトコルの開始時と終了時にエネルギーコヒーレンスを消滅する準古典的な場合において飽和する。
したがって、明らかに量子的不利がある。
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