論文の概要: Non-equilibrium thermodynamics of precision through a quantum-centric computation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.03868v1
• Date: Wed, 05 Mar 2025 19:55:47 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-07 15:59:11.977248
• Title: Non-equilibrium thermodynamics of precision through a quantum-centric computation
• Title（参考訳）: 量子中心計算による精度の非平衡熱力学
• Authors: Mario Motta, Antonio Mezzacapo, Giacomo Guarnieri,
• Abstract要約: TURは、熱力学的量で低いゆらぎを達成するには、最小のエントロピー生成が必要であることを示した。 時間依存駆動プロトコルに基づく横フィールドIsingモデルでTURをシミュレートする。 線形応答系内の作業統計における量子シグネチャを同定し,高温限界におけるTUR飽和を観測する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Thermodynamic uncertainty relations (TURs) are a set of inequalities expressing a fundamental trade-off between precision and dissipation in non-equilibrium classical and quantum thermodynamic processes. TURs show that achieving low fluctuations in a thermodynamic quantity (e.g., heat or work) requires a minimum entropy production, with profound implications for the efficiency of biological and artificial thermodynamic processes. The accurate evaluation of TURs is a necessary requirement to quantify the fluctuation and dissipation entailed by a thermodynamic process, and ultimately to optimize the performance of quantum devices, whose operation is fundamentally a quantum thermodynamic process. Here, we simulate TURs in a transverse-field Ising model subjected to a time-dependent driving protocol, using quantum and classical computers in concert. Varying the duration and strength of the drive as well as the system size, we verify the validity of TURs, identify quantum signatures in the work statistics within the linear response regime, and observe TUR saturation in the high-temperature limit.
• Abstract（参考訳）: 熱力学的不確実性関係 (TURs) は、非平衡古典的および量子熱力学過程における精度と散逸の基本的なトレードオフを表す不等式である。 TURは、熱力学量(例えば、熱や仕事)で低い変動を達成するには、生物学的および人工的な熱力学プロセスの効率に深い意味を持つ最小のエントロピー生産が必要であることを示した。 TURの正確な評価は、熱力学的プロセスによって引き起こされるゆらぎと散逸を定量化し、究極的には量子力学プロセスである量子デバイスの性能を最適化するために必要な要件である。 ここでは,時間依存駆動プロトコルに基づく横フィールドIsingモデルでTURをシミュレーションし,量子コンピュータと古典コンピュータを協調的に使用した。 駆動の時間と強度およびシステムサイズを検証し、TURの妥当性を確認し、線形応答状態内の作業統計における量子シグネチャを特定し、高温限界におけるTUR飽和を観察する。

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