論文の概要: Fundamental bounds on precision and response for quantum trajectory observables
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.19546v1
- Date: Fri, 29 Nov 2024 08:45:34 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-02 15:18:51.665410
- Title: Fundamental bounds on precision and response for quantum trajectory observables
- Title（参考訳）: 量子軌道オブザーバの精度と応答に関する基礎的境界
- Authors: Tan Van Vu,
- Abstract要約: 量子コヒーレンスにより精度が向上し、量子系における古典的不確実性関係を破ることができることを示す。
i)エントロピー生成と動的活動の観点から電流の相対的揺らぎを束縛する不確実性関係の量子一般化、(ii)任意の数え上げ可能な可観測物の相対的揺らぎとシンメトリケートされたリウヴィリアンのスペクトルギャップに基づいて制限する量子逆不確実性関係、(iii)動的活動の観点からの運動的摂動に対する可観測物の応答を束縛する量子応答不確実性関係の3つの主要な結果を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: The precision and response of trajectory observables offer valuable insights into the behavior of nonequilibrium systems. For classical systems, trade-offs between these characteristics and thermodynamic costs, such as entropy production and dynamical activity, have been established through uncertainty relations. Quantum systems, however, present unique challenges, where quantum coherence can enhance precision and violate classical uncertainty relations. In this study, we derive trade-off relations for stochastic observables in Markovian open quantum systems. Specifically, we present three key results: (i) a quantum generalization of the thermo-kinetic uncertainty relation, which bounds the relative fluctuations of currents in terms of entropy production and dynamical activity; (ii) a quantum inverse uncertainty relation, which constrains the relative fluctuations of arbitrary counting observables based on their instantaneous fluctuations and the spectral gap of the symmetrized Liouvillian; and (iii) a quantum response kinetic uncertainty relation, which bounds the response of observables to kinetic perturbations in terms of dynamical activity. These fundamental bounds, validated numerically using a three-level maser, provide a comprehensive framework for understanding the interplay between precision, response, and thermodynamic costs in quantum systems.
- Abstract（参考訳）: 軌道オブザーバブルの精度と応答は、非平衡系の挙動に関する貴重な洞察を与える。
古典システムでは, エントロピー生成や動的活動などの熱力学的コストとのトレードオフが不確実性関係を通じて確立されている。
しかし量子系は、量子コヒーレンスによって精度が向上し、古典的な不確実性関係に反する、ユニークな課題を提示する。
本研究では,マルコフ開量子系における確率観測値のトレードオフ関係を導出する。
具体的には,3つの重要な結果を示す。
(i)エントロピー生成と動力学的活性の観点から電流の相対的ゆらぎを束縛する熱-運動論的不確実性関係の量子一般化
2) 任意の数え上げ可観測物の相対的ゆらぎを、その瞬時変動とシンメトリケートされたリウヴィリアンのスペクトルギャップに基づいて制限する量子逆不確実性関係
3) 量子応答の運動的不確実性関係は、動的活動の観点からの運動的摂動に対する可観測物の応答を束縛する。
これらの基本的な境界は、3レベルメーザーを用いて数値的に検証され、量子系の精度、応答、熱力学的コストの間の相互作用を理解するための包括的な枠組みを提供する。
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