論文の概要: Violation of the Thermodynamic Uncertainty Relation in Quantum Collisional Models

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.00627v1
• Date: Tue, 31 Dec 2024 19:58:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-05 17:13:20.104920
• Title: Violation of the Thermodynamic Uncertainty Relation in Quantum Collisional Models
• Title（参考訳）: 量子衝突モデルにおける熱力学的不確かさ関係の可視化
• Authors: Arghya Maity, Ahana Ghoshal,
• Abstract要約: 量子衝突モデルにおける熱力学的不確実性関係について検討する。 マルコフ力学では、非平衡定常状態状態における古典的および量子的TUR境界について検討する。 2つの非マルコフ的アプローチに対して、有限時間 TUR 境界の違反は非マルコフ性の種類に大きく依存していることが分かる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: The thermodynamic uncertainty relation (TUR) is a fundamental principle in non-equilibrium thermodynamics that relates entropy production to fluctuations in a system, establishing a trade-off between the precision of an observable and the thermodynamic cost. Investigating TUR violations challenges classical thermodynamic limits, offering the potential for improved precision-entropy trade-offs, which is crucial for enhancing performance and optimization in quantum technologies. In this work, we investigate the thermodynamic uncertainty relation within a quantum collisional model, which offers the advantage of discretizing interactions into successive collisions with auxiliaries, allowing for precise tracking of dynamics and the incorporation of memory effects and non-Markovian behavior. We consider three types of dynamics in the collisional model: one is Markovian evolution, achieved by taking the continuous time limit and imposing the stability condition, while the other two are non-Markovian dynamics - one arising from increasing the collision time between the system and the auxiliaries, and the other from incorporating interactions between the auxiliaries. For the Markovian dynamics, we examine the classical and quantum TUR bounds in the non-equilibrium steady-state regime, and also the finite-time TUR bound. We demonstrate that the classical TUR bound is violated once a certain threshold of collisions with the auxiliaries is exceeded, with the maximum violation observed at the steady state. For the two non-Markovian approaches, we find that the violation of the finite-time TUR bound is highly dependent on the type of non-Markovianity, warranting a detailed comparison.
• Abstract（参考訳）: 熱力学的不確実性関係(TUR)は、エントロピー生成と系のゆらぎを関連付ける非平衡熱力学の基本原理であり、観測可能な精度と熱力学的コストのトレードオフを確立する。 TUR違反の調査は古典的な熱力学限界に挑戦し、量子技術の性能向上と最適化に不可欠である精度エントロピートレードオフの改善の可能性を提供する。 本研究では, 量子衝突モデルにおける熱力学的不確実性の関係について検討し, 連続する補助体との衝突に対する離散化相互作用の利点を生かし, 力学の正確な追跡とメモリ効果の取り込み, 非マルコフ的挙動の解明を可能にする。 衝突モデルにおける3種類の力学を考察する: 1つはマルコフ進化であり、もう1つは連続時間制限を取り、安定性条件を課すことによって達成され、もう1つは非マルコフ力学であり、もう1つは系と補助体の間の衝突時間の増加から生じる。 マルコフ力学では、非平衡定常状態状態における古典的および量子的TUR境界と有限時間TUR境界について検討する。 我々は,古典的TUR境界が,補助体との衝突の一定しきい値を超えた場合に破られることを示す。 2つの非マルコフ的アプローチに対して、有限時間 TUR 境界の違反は非マルコフ性の種類に大きく依存しており、詳細な比較を保証している。

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