論文の概要: Extra cost of erasure due to quantum lifetime broadening

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.02546v1
• Date: Thu, 3 Oct 2024 14:52:55 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-11-04 02:31:52.785595
• Title: Extra cost of erasure due to quantum lifetime broadening
• Title（参考訳）: 量子寿命拡大による余剰消去コスト
• Authors: Joe Dunlop, Federico Cerisola, Juliette Monsel, Sofia Sevitz, Jorge Tabanera-Bravo, Jonathan Dexter, Federico Fedele, Natalia Ares, Janet Anders,
• Abstract要約: 少量の情報を消去するエネルギーコストは、Landauerによって、その環境の温度に関して、基本的に低く抑えられた:$Wgeq k_mathrmB T ln 2$。 実際の電子機器では、インフォメーション・ベアリング・システムは2つ以上の電極と接触し、温度と化学的ポテンシャルが異なる。 このタイプのデバイスを熱力学的に記述し、電極温度に加えて、量子ドット間の電位差とエネルギーレベルの寿命拡大が、消去の最小作業コストに寄与することを発見した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The energy cost of erasing a bit of information was fundamentally lower bounded by Landauer, in terms of the temperature of its environment: $W\geq k_\mathrm{B} T \ln 2$. However, in real electronic devices, the information-bearing system is usually in contact with two or more electrodes, with different temperatures and chemical potentials. It is not clear what sets the cost of erasure in such nonequilibrium situations. One promising technology for testing the thermodynamic limits of information processing is quantum dots, in which a bit is encoded in the presence or absence of a single electron. We here develop a thermodynamic description of devices of this type and find that, in addition to the electrode temperatures, the potential difference across the quantum dot and lifetime broadening of its energy level contribute to the minimum work cost of erasure. In practical contexts, these contributions may significantly outweigh the cost due to temperature alone.
• Abstract（参考訳）: 情報の一部を消去するエネルギーコストは、Landauerによって、その環境の温度に関して、基本的に低く抑えられた:$W\geq k_\mathrm{B} T \ln 2$。 しかし、実際の電子機器では、情報伝達系は通常、2つ以上の電極と接触し、温度と化学的ポテンシャルが異なる。 このような非平衡状態における消去コストをどう設定するかは明らかではない。 情報処理の熱力学的限界をテストするための有望な技術は量子ドットであり、あるビットが1つの電子の有無で符号化される。 ここでは、このタイプのデバイスの熱力学的記述を開発し、電極温度に加えて、量子ドット間のポテンシャル差とエネルギーレベルの寿命拡大が、消去の最小作業コストに寄与することを発見した。 現実的な文脈では、これらの貢献は温度のみによるコストを大幅に上回る可能性がある。

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