論文の概要: Measuring work in quantum many-body systems using a dynamical "work agent"
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.20729v3
- Date: Thu, 28 Aug 2025 04:17:10 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-29 16:04:37.876821
- Title: Measuring work in quantum many-body systems using a dynamical "work agent"
- Title（参考訳）: 動的「作業エージェント」を用いた量子多体系の作業測定
- Authors: Cheolhee Han, Nadav Katz, Eran Sela,
- Abstract要約: 熱平衡で開始し、外部パラメータによって駆動される汎用量子多体系を考える。
私たちのアプローチは、外部パラメータを動的作業エージェントに変換することに依存しています。
本研究では,作業計測の標準的な2点計測プロトコルと一致する作業生成関数を,大光子数の制限で定義する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We consider a generic quantum many-body system initiated at thermal equilibrium and driven by an external parameter, and discuss the prospect for measuring the work done by the varying parameter on the system. While existing methods are based on a full control of the system's Hamiltonian and are thus limited to few-level quantum systems, measuring work in many-body quantum systems remains challenging. Our approach relies on transforming the external parameter into a dynamical ``work agent", for which we consider an harmonic oscillator in a semiclassical coherent state with a large photon number. We define a work generating function which coincides with the standard two-point measurement protocol for work measurement in the limit of a large photon number. While \emph{in principle} it allows to relate the moments of work $\langle W^n \rangle$ to observables of the work agent, we focus on the average work, which is obtained from energy conservation by the change of the energy of the agent, which can be measured using photon number detection. We illustrate this concept on a transmon-microcavity system, which displays various quantum coherent effects including Landau-Zener St\"{u}kelberg interference and collapse and revival of Rabi oscillations. We discuss how our setup allows to measure work in a variety of quantum many-body systems.
- Abstract（参考訳）: 熱平衡で開始し,外部パラメータによって駆動される汎用量子多体系を考察し,システム上での様々なパラメータによる作業の測定の可能性について考察する。
既存の手法は系のハミルトニアンの完全な制御に基づいているため、少数の量子系に限定されるが、多体量子系における作業の測定は依然として困難である。
我々のアプローチは、外部パラメータをダイナミックな『ワークエージェント』に変換することに依存しており、これは半古典的コヒーレントな状態において大きな光子数を持つ調和振動子を考える。
本研究では,作業計測の標準的な2点計測プロトコルと一致する作業生成関数を,大光子数の制限で定義する。
ワークのモーメントが$\langle W^n \rangle$と作業エージェントの観測可能量とを関連付けることができるのに対し、平均的な作業は、エージェントのエネルギーの変化によるエネルギー保存から得られるもので、光子数検出を用いて測定することができる。
この概念は、ランダウ・ツェナー・シュトウ(Landau-Zener St\"{u}kelberg)の干渉や崩壊、ラビ振動の復活など、様々な量子コヒーレントな効果を示すトランスモン・マイクロキャビティ・システム上で説明される。
様々な量子多体システムにおいて,我々の設定によってどのように作業を測定するかについて議論する。
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