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/2502.18812v2
- Date: Mon, 11 Aug 2025 04:08:34 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-12 16:55:52.05595
- 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: 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, 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。
- 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 investigates the potential for work extraction by coupling a thermal bath to a qubit of either spin, fermionic, or topological type, 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. Although 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 couples 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 heat engines or refrigerators. Their efficiency or coefficient of performance (COP) can be inferred from the combination of the fluctuation theorem and the first law, and we find that the spin/topological qubit-bath system generally yields a far better heat engine/refrigerator than the other two alternatives due to the underlying quantum statistics.
- 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させて, 異なる温度で量子熱状態として作用させることにより, 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。
熱状態の特定の準粒子作用素に外部駆動のソースカップル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。
量子ビット結合により、2階のWDFが得られ、量子熱エンジンや冷蔵庫の発明に役立てるために、物理的に作業抽出の仕組みを正確に固定することができる。
それらの効率あるいは性能係数(COP)は、変動定理と第一法則の組み合わせから推定でき、スピン/トポロジカルキュービットバス系は、基礎となる量子統計量により、他の2つの選択肢よりもはるかに優れた熱エンジン/冷凍機が得られる。
関連論文リスト
- Leveraging quantum statistics to enhance heat engines [0.0]
本稿では,ボゾンとフェルミオンの単一粒子統計量を変化させる追加のストロークを利用するハイブリッド量子熱エンジンを提案する。
オットーのようなサイクルで統計ストロークをどこで実装するかを適切に選択することで、効率と作業出力を大幅に向上できることを示す。
縮退系では、統計ストロークによって引き起こされる熱と作業の異なる寄与との相互作用により、エンジンはカルノット効率で動作することができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-03-25T04:22:19Z) - Efficient Quantum Work Reservoirs at the Nanoscale [44.99833362998488]
本研究では, ランダウアーの制約下にある2段階の作業貯水池が, 計算中のエネルギー散逸を誤って示唆していることを示す。
対照的に、多層作業貯水池はランダウアーの境界を任意に低エントロピーを発生させながら達成できることを実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-05-28T21:52:33Z) - Monitored non-adiabatic and coherent-controlled quantum unital Otto heat
engines: First four cumulants [0.0]
熱浴の1つを任意のユニタリチャネルで置き換えることで、1つのスピン-1/2量子オットー熱エンジンを考える。
本研究では, 熱機関として動作する場合, 作業と熱のゆらぎの比が低く, 上界の比が低いことを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-05-17T15:20:49Z) - Gaussian work extraction from random Gaussian states is nearly
impossible [0.0]
熱力学における重要な資源は抽出可能な作業であり、熱機関のバックボーンを形成する。
ガウス的状態は一般にガウス的作業抽出には役に立たないことを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-12-07T07:18:12Z) - Numerically "exact" simulations of a quantum Carnot cycle: Analysis
using thermodynamic work diagrams [0.0]
オープン量子力学理論に基づく量子カルノーエンジンの効率性について検討する。
非摂動型および非マルコフ型SB結合系で数値シミュレーションを行う。
準静的の場合,最大効率が得られた。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-05-19T11:53:03Z) - Experimental verification of fluctuation relations with a quantum
computer [68.8204255655161]
我々は、量子プロセッサを用いて、非平衡量子熱力学における多くの理論的結果を実験的に検証する。
我々の実験は、量子計算の非平衡エネルギー論を理解するための実験基盤を構成する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-06-08T14:16:12Z) - Nonequilibrium fluctuations of a quantum heat engine [0.0]
スピン1/2量子オットーサイクルの効率と非平衡エントロピー生成統計を実験的に検討した。
本結果は,量子領域における小型熱機械の統計的特徴を特徴づけるものである。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-04-27T18:53:53Z) - Taking the temperature of a pure quantum state [55.41644538483948]
温度は一見単純な概念で、量子物理学研究の最前線ではまだ深い疑問が浮かび上がっています。
本稿では,量子干渉による純状態の温度測定手法を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-03-30T18:18:37Z) - Evolution of a Non-Hermitian Quantum Single-Molecule Junction at
Constant Temperature [62.997667081978825]
常温環境に埋め込まれた非エルミート量子系を記述する理論を提案する。
確率損失と熱ゆらぎの複合作用は分子接合の量子輸送を補助する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-01-21T14:33:34Z) - Probing eigenstate thermalization in quantum simulators via
fluctuation-dissipation relations [77.34726150561087]
固有状態熱化仮説(ETH)は、閉量子多体系の平衡へのアプローチの普遍的なメカニズムを提供する。
本稿では, ゆらぎ・散逸関係の出現を観測し, 量子シミュレータのフルETHを探索する理論に依存しない経路を提案する。
我々の研究は、量子シミュレータにおける熱化を特徴づける理論に依存しない方法を示し、凝縮物質ポンプ-プローブ実験をシミュレーションする方法を舗装する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-07-20T18:00:02Z) - Thermodynamics of a Quantum Annealer [6.85316573653194]
熱力学的観点からD波量子アニールの特性について検討する。
我々はオープンアクセスクラウドサーバ Leapを通じて、D-Wave 2000Qで多数の実験を行った。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-03-04T13:02:15Z) - Reservoir engineering with arbitrary temperatures for spin systems and
quantum thermal machine with maximum efficiency [50.591267188664666]
貯留層工学は、量子情報科学と量子熱力学にとって重要なツールである。
この手法を用いて、任意の(有効)負および正の温度の貯水池を単一スピン系に設計する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-01-28T00:18:00Z) - Simulation of Thermal Relaxation in Spin Chemistry Systems on a Quantum
Computer Using Inherent Qubit Decoherence [53.20999552522241]
我々は,実世界の量子システムの振舞いをシミュレーションする資源として,キュービットデコヒーレンスを活用することを目指している。
熱緩和を行うための3つの方法を提案する。
結果,実験データ,理論的予測との間には,良好な一致が得られた。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-01-03T11:48:11Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。