論文の概要: Experimentally probing entropy reduction via iterative quantum information transfer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.06709v1
• Date: Mon, 11 Nov 2024 04:33:17 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-12 14:07:52.174706
• Title: Experimentally probing entropy reduction via iterative quantum information transfer
• Title（参考訳）: 反復量子情報伝達によるエントロピー低減の実験的検討
• Authors: Toshihiro Yada, Pieter-Jan Stas, Aziza Suleymanzade, Erik N. Knall, Nobuyuki Yoshioka, Takahiro Sagawa, Mikhail D. Lukin,
• Abstract要約: 繰り返し量子計測とフィードバックを行う量子システムにおける熱力学的コストと情報フローの相互作用を実験的に検討する。 我々の研究は、様々な量子システムにおけるリアルタイム量子制御のエントロピーとエネルギティクスのコストを調査するための基礎を築いた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Thermodynamic principles governing energy and information are important tools for a deeper understanding and better control of quantum systems. In this work, we experimentally investigate the interplay of the thermodynamic costs and information flow in a quantum system undergoing iterative quantum measurement and feedback. Our study employs a state stabilization protocol involving repeated measurement and feedback on an electronic spin qubit associated with a Silicon-Vacancy center in diamond, which is strongly coupled to a diamond nanocavity. This setup allows us to verify the fundamental laws of nonequilibrium quantum thermodynamics, including the second law and the fluctuation theorem, both of which incorporate measures of quantum information flow induced by iterative measurement and feedback. We further assess the reducible entropy based on the feedback's causal structure and quantitatively demonstrate the thermodynamic advantages of non-Markovian feedback over Markovian feedback. For that purpose, we extend the theoretical framework of quantum thermodynamics to include the causal structure of the applied feedback protocol. Our work lays the foundation for investigating the entropic and energetic costs of real-time quantum control in various quantum systems.
• Abstract（参考訳）: エネルギーと情報を管理する熱力学原理は、量子システムのより深い理解とより良い制御のための重要なツールである。 本研究では,繰り返し量子計測とフィードバックを行う量子システムにおける熱力学的コストと情報フローの相互作用を実験的に検討する。 本研究は, ダイヤモンド中のSi-Vacancy中心に付随する電子スピン量子ビットの繰り返し測定とフィードバックを含む状態安定化プロトコルを用いて, ダイヤモンドナノキャビティと強く結合する。 この設定により、第2の法則と揺らぎ定理を含む非平衡量子熱力学の基本法則を検証でき、どちらも反復的な測定とフィードバックによって誘導される量子情報フローの測定を組み込むことができる。 さらに、フィードバックの因果構造に基づいて、再現可能なエントロピーを評価し、マルコフフィードバックに対する非マルコフフィードバックの熱力学的利点を定量的に示す。 その目的のために、応用されたフィードバックプロトコルの因果構造を含む量子熱力学の理論的枠組みを拡張した。 我々の研究は、様々な量子システムにおけるリアルタイム量子制御のエントロピーとエネルギティクスのコストを調査するための基礎を築いた。

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