論文の概要: Quantum processes as thermodynamic resources: the role of non-Markovianity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.05559v1
- Date: Fri, 08 Nov 2024 13:33:44 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-11 14:54:15.749829
- Title: Quantum processes as thermodynamic resources: the role of non-Markovianity
- Title（参考訳）: 熱力学的資源としての量子過程 : 非マルコビアン性の役割
- Authors: Guilherme Zambon, Gerardo Adesso,
- Abstract要約: 量子熱力学(Quantum thermodynamics)は、量子系と演算が有用な熱力学タスクを実行するための仕事の源としてどのように利用されるかを研究する。
実世界の状況では、オープン量子系の進化は一般にメモリ効果を示し、非マルコフ力学をもたらす。
ここでは、一般的なマルチ時間量子プロセスから熱的操作によって作業を取り出す中心課題における非マルコビアン性の役割を分析する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Quantum thermodynamics studies how quantum systems and operations may be exploited as sources of work to perform useful thermodynamic tasks. In real-world conditions, the evolution of open quantum systems typically displays memory effects, resulting in a non-Markovian dynamics. The associated information backflow has been observed to provide advantage in certain thermodynamic tasks. However, a general operational connection between non-Markovianity and thermodynamics in the quantum regime has remained elusive. Here, we analyze the role of non-Markovianity in the central task of extracting work via thermal operations from general multitime quantum processes, as described by process tensors. By defining a hierarchy of four classes of extraction protocols, expressed as quantum combs, we reveal three different physical mechanisms (work investment, multitime correlations, and system-environment correlations) through which non-Markovianity increases the work distillable from the process. The advantages arising from these mechanisms are linked precisely to a quantifier of the non-Markovianity of the process. These results show in very general terms how non-Markovianity of any given quantum process is a fundamental resource that unlocks an enhanced performance in thermodynamics.
- Abstract（参考訳）: 量子熱力学(Quantum thermodynamics)は、量子系と演算が有用な熱力学タスクを実行するための仕事の源としてどのように利用されるかを研究する。
実世界の状況では、オープン量子系の進化は一般にメモリ効果を示し、非マルコフ力学をもたらす。
関連する情報バックフローは、ある種の熱力学的タスクに利点をもたらすために観測されている。
しかし、量子状態における非マルコビアン性と熱力学の間の一般的な操作的接続は、いまだ解明されていない。
ここでは、プロセステンソルによって記述されるような、一般的なマルチタイム量子プロセスから熱的操作による作業の抽出という中心的なタスクにおける非マルコビアン性の役割を分析する。
量子コム(quantum combs)として表現された4種類の抽出プロトコルの階層を定義することにより、非マルコビアン性がプロセスから蒸留可能な作業を増加させる3つの物理的メカニズム(ワーク投資、マルチタイム相関、システム環境相関)を明らかにする。
これらの機構から生じる利点は、プロセスの非マルコビアン性の定量化器と正確にリンクされている。
これらの結果は、任意の量子過程の非マルコビアン性が熱力学の強化された性能を解き放つ基本的資源であることを示す。
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