論文の概要: Deriving the Landauer Principle From the Quantum Shannon Entropy
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.05742v1
- Date: Tue, 8 Oct 2024 07:01:37 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-11-01 13:09:48.739020
- Title: Deriving the Landauer Principle From the Quantum Shannon Entropy
- Title（参考訳）: 量子シャノンエントロピーによるランダウアー原理の導出
- Authors: Henrik J. Heelweg, Amro Dodin, Adam P. Willard,
- Abstract要約: ノイズのある熱環境に接触した量子状態の平衡確率分布の式を導出する。
量子ビットを消去またはリセットするために必要な自由エネルギーは、対象状態の忠実度と環境の物理的性質の両方に敏感に依存することを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: We derive an expression for the equilibrium probability distribution of a quantum state in contact with a noisy thermal environment that formally separates contributions from quantum and classical forms of probabilistic uncertainty. A statistical mechanical interpretation of this probability distribution enables us to derive an expression for the minimum free energy costs for arbitrary (reversible or irreversible) quantum state changes. Based on this derivation, we demonstrate that - in contrast to classical systems - the free energy required to erase or reset a qubit depends sensitively on both the fidelity of the target state and on the physical properties of the environment, such as the number of quantum bath states, due primarily to the entropic effects of system-bath entanglement.
- Abstract（参考訳）: 我々は、量子状態と古典的な確率的不確実性の形式からコントリビューションを正式に分離するノイズのある熱環境と接触する量子状態の平衡確率分布の式を導出する。
この確率分布の統計力学的解釈により、任意の(可逆的あるいは可逆的な)量子状態変化に対する最小自由エネルギーコストの式を導出することができる。
この導出に基づいて、古典的なシステムとは対照的に、量子ビットを消去またはリセットするために必要な自由エネルギーは、ターゲット状態の忠実度と、主にシステムバスエンタングルメントのエントロピー効果による量子バス状態の数のような環境の物理的性質の両方に敏感に依存することを示した。
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