論文の概要: Quantum information engines: Bounds on performance metrics by measurement time

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.00686v1
• Date: Thu, 01 May 2025 17:48:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-02 19:15:55.390664
• Title: Quantum information engines: Bounds on performance metrics by measurement time
• Title（参考訳）: 量子情報エンジン:測定時間によるパフォーマンス指標のバウンド
• Authors: Henning Kirchberg, Abraham Nitzan,
• Abstract要約: 情報エンジンはマックスウェル・デーモンエンジン(Maxwell Demon engine)と呼ばれ、測定によって得られた情報を利用して、エネルギーの有用な仕事への変換を制御する。 一般化されたフォン・ノイマン測度モデルを用いて、有限量の情報を得るには、有限の測定時間が必要であり、エネルギー的コストがかかることを強調する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Information engines, sometimes referred to as Maxwell Demon engines, utilize information obtained through measurement to control the conversion of energy into useful work. Discussions around such devices often assume the measurement step to be instantaneous, assessing its cost by Landauer's information erasure within the measurement device. While this simplified perspective is sufficient for classical feedback-controlled engines, for nanoengines that often operate in the quantum realm, the overall performance may be significantly affected by the measurement duration (which may be comparable to the engine's cycle time) and cost (energy needed to create the system-meter correlation). In this study, we employ a generalized von-Neumann measurement model to highlight that obtaining a finite amount of information requires a finite measurement time and incurs an energetic cost. We investigate the crucial role of these factors in determining the engine's performance, particularly in terms of efficiency and power output. Furthermore, for the information engine model under consideration, we establish a precise relationship between the acquired information in the measurement process and the maximum energy extractable through the measurement. We also discuss ways to extend our considerations using these concepts, such as in measurement-enhanced photochemical reactions.
• Abstract（参考訳）: 情報エンジンはマックスウェル・デーモンエンジン(Maxwell Demon engine)と呼ばれ、測定によって得られた情報を利用して、エネルギーの有用な仕事への変換を制御する。 このようなデバイスに関する議論は、測定ステップを瞬時に仮定し、測定装置内のランドウアーの情報消去によってそのコストを評価する。 この単純化された視点は古典的なフィードバック制御エンジンには十分であるが、量子領域でしばしば動作するナノエンジンの場合、全体的な性能は測定時間(エンジンのサイクル時間に匹敵する)とコスト(システムとメーターの相関を作るのに必要なエネルギー)に大きく影響を受ける可能性がある。 本研究では, 有限量の情報を得るには測定時間が必要であり, エネルギーコストがかかることを強調するために, 一般化されたフォン・ノイマン測定モデルを用いる。 本稿では, エンジン性能, 特に効率と出力の両面において, これらの要因が持つ重要な役割について検討する。 さらに、検討中の情報エンジンモデルにおいて、測定プロセスにおける取得した情報と測定により抽出可能な最大エネルギーとの正確な関係を確立する。 また、測定強化光化学反応など、これらの概念を用いて考察を拡大する方法についても論じる。

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