論文の概要: Entropic costs of the quantum-to-classical transition in a microscopic clock

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.00096v1
• Date: Fri, 31 Jan 2025 19:00:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-05 14:52:53.808029
• Title: Entropic costs of the quantum-to-classical transition in a microscopic clock
• Title（参考訳）: マイクロクロックにおける量子-古典遷移のエントロピーコスト
• Authors: Vivek Wadhia, Florian Meier, Federico Fedele, Ralph Silva, Nuriya Nurgalieva, David L. Craig, Daniel Jirovec, Jaime Saez-Mollejo, Andrea Ballabio, Daniel Chrastina, Giovanni Isella, Marcus Huber, Mark T. Mitchison, Paul Erker, Natalia Ares,
• Abstract要約: 電荷センサを用いて二重量子ドット(DQD)を通した電荷トンネルをカウントして量子時計を実験的に実現する。 以上の結果から,時計のダニの増幅と測定によって生じるエントロピーは,量子スケールでの時間管理において最も重要かつ基本的な熱力学的コストであることが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.165654691701786
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• Abstract: We experimentally realize a quantum clock by using a charge sensor to count charges tunneling through a double quantum dot (DQD). Individual tunneling events are used as the clock's ticks. We quantify the clock's precision while measuring the power dissipated by the DQD and, separately, the charge sensor in both direct-current and radio-frequency readout modes. This allows us to probe the thermodynamic cost of creating ticks microscopically and recording them macroscopically, which we refer to as the quantum-to-classical transition. Our experiment is the first to explore the interplay between the entropy produced by a microscopic clockwork and its macroscopic measurement apparatus. We show that the latter contribution not only dwarfs the former but also unlocks greatly increased precision, because the measurement record can be exploited to optimally estimate time even when the DQD is at equilibrium. Our results suggest that the entropy produced by the amplification and measurement of a clock's ticks, which has often been ignored in the literature, is the most important and fundamental thermodynamic cost of timekeeping at the quantum scale.
• Abstract（参考訳）: 電荷センサを用いて、二重量子ドット(DQD)を通して電荷トンネルを計数し、量子時計を実験的に実現した。 個々のトンネルイベントは時計のギネスとして使用される。 我々は、DQDによって放出される電力を測定しながら、クロックの精度を定量化し、直接電流と無線周波数の両方の読み出しモードにおける電荷センサを別々に測定する。 これにより、顕微鏡でダニを作製し、それをマクロ的に記録する熱力学的コストを探索することが可能となり、これは量子-古典的遷移と呼ばれる。 我々の実験は、顕微鏡時計によるエントロピーと、そのマクロな測定装置との相互作用を初めて探求したものである。 DQDが平衡状態にある場合でも、測定記録を最適に推定するために利用することができるので、後者の寄与が前者より小さくなるだけでなく、精度が大幅に向上することを示す。 この結果から, 量子スケールでの時間管理において, 時空の増幅と測定によって生じるエントロピーが最も重要かつ基本的な熱力学的コストであることが示唆された。

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