論文の概要: The thermodynamic trilemma of efficient measurements

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.14136v1
• Date: Wed, 19 Feb 2025 22:44:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-21 14:27:12.921353
• Title: The thermodynamic trilemma of efficient measurements
• Title（参考訳）: 効率測定の熱力学トレンマ
• Authors: M. Hamed Mohammady, Francesco Buscemi,
• Abstract要約: 本研究は、量子測定プロセスが熱力学的に閉包可能であると仮定する結果について検討する。 効率的な測定は熱力学の法則と基本的に相反するが、ユニタリ相互作用に基づく間接的測定モデルの普遍的適用性は放棄する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.4554686192257424
• License:
• Abstract: This work investigates the consequences of assuming that the quantum measurement process -- i.e., the physical realization of a measurement through an interaction between the system to be measured with a measuring device -- is thermodynamically closable, and thus amenable to thermodynamic analysis. Our results show that this assumption leads to a fundamental tension between the following three statements: (i), the measurement process is consistent with the second and third laws of thermodynamics; (ii), the measurement process is decomposed into two independent sub-processes: a bistochastic interaction between system and measuring device, followed by a readout mechanism on the measuring device; and (iii), the measurement on the system is efficient, i.e., characterized by operations that are completely purity-preserving and represented by a single measurement operator, thus including the von Neumann--L\"uders and the square-root state reduction rules. Any two of the above statements necessarily exclude the third. As a consequence, efficient measurements are fundamentally at odds with the laws of thermodynamics, lest we abandon the universal applicability of the unitary interaction-based indirect measurement model.
• Abstract（参考訳）: この研究は、量子測定過程、すなわち測定装置で測定されるシステム間の相互作用による測定の物理的実現が熱力学的に閉ざされ、熱力学解析に有用であるという仮定の結果を考察する。 我々の結果は、この仮定が以下の3つの文の間に根本的な緊張をもたらすことを示している。 (i)測定過程は熱力学の第2法則と第3法則と一致している。 (二)測定工程は、システムと測定装置の両面的相互作用と、測定装置の読み出し機構との二つの独立したサブプロセスに分解する。 第三に、システム上の測定は効率的であり、すなわち、完全に純度を保ち、単一の測定演算子によって表される操作によって特徴づけられる。 上記の2つの文は、必然的に第三項を除外する。 その結果、効率的な測定は熱力学の法則と基本的に一致せず、ユニタリ相互作用に基づく間接測定モデルの普遍的な適用性を放棄する。

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