論文の概要: Work Statistics via Real-Time Effective Field Theory: Application to Work Extraction from Thermal Bath with Qubit Coupling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.18812v1
• Date: Wed, 26 Feb 2025 04:41:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-27 17:39:51.168387
• Title: Work Statistics via Real-Time Effective Field Theory: Application to Work Extraction from Thermal Bath with Qubit Coupling
• Title（参考訳）: 実時間有効場理論による作業統計:Qubit Couplingを用いた熱浴からの作業抽出への応用
• Authors: Jhh-Jing Hong, Feng-Li Lin,
• Abstract要約: 本研究では, 熱浴をスピン, フェルミオン, トポロジカルタイプのいずれかのキュービットに結合させることにより, 作業抽出の可能性を検討する。 作業抽出の量は、循環的非平衡過程における作業統計から導かれる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.023020018305241332
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum thermal states are known to be passive, as required by the second law of thermodynamics. This paper studies the possible work extraction via coupling the thermal bath to a qubit of either spin, fermion, or topological types, which acts as a quantum thermal state at different temperatures. The amount of work extraction is derived from the work statistics under a cyclic nonequilibrium process. Though the work statistics of many-body systems are known to be challenging to calculate explicitly, we propose an effective field theory approach to tackle this problem by assuming the externally driven source to couple to a specific quasiparticle operator of the thermal state. We show that the work statistics can be expressed succinctly in terms of this quasiparticle's thermal spectral function. We obtain the non-perturbative work distribution function (WDF) for the pure thermal bath without the qubit coupling. With qubit coupling, we get the second-order WDF, from which the physical regime of work extraction can be pinned down precisely to help devise quantum engines.
• Abstract（参考訳）: 量子熱状態は、熱力学の第2法則で要求されるように受動的であることが知られている。 本稿では, 熱浴をスピン, フェルミオン, あるいはトポロジカルタイプのいずれかのキュービットに結合して, 異なる温度で量子熱状態として作用する可能性について検討する。 作業抽出の量は、循環的非平衡過程における作業統計から導かれる。 多体系の作業統計は明示的に計算することが難しいことが知られているが、熱状態の特定の準粒子作用素に対向する外部駆動源を仮定することにより、この問題に対処するための効果的な場の理論手法を提案する。 本研究では, この準粒子の熱スペクトル関数を用いて, 作業統計を簡潔に表現できることを示す。 純熱浴用非摂動型作業分配関数 (WDF) をキュービットカップリングなしで得られる。 量子ビット結合では、2階のWDFが得られ、量子エンジンの創出に役立てるために、作業抽出の物理的機構を正確にピン留めすることができる。

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