論文の概要: Thermalization of finite complexity and its application to heat bath algorithmic cooling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.10054v1
• Date: Thu, 15 May 2025 07:57:16 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-16 22:29:06.230157
• Title: Thermalization of finite complexity and its application to heat bath algorithmic cooling
• Title（参考訳）: 有限複雑性の熱化と熱浴アルゴリズム冷却への応用
• Authors: Xueyuan Hu, Valerio Scarani,
• Abstract要約: 衝突モデルに基づく熱操作のクラスを紹介する。 単一衝突による入浴温度以下で冷却するために必要な条件を同定する。 これらの制限された熱操作下では,機械を使わずにサブバス冷却が実現可能であることを実証する。
• 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 introduce a class of thermal operations based on the collision model, where the system sequentially interacts with uncorrelated bath molecules via energy-preserving unitaries. To ensure finite complexity, each molecule is constrained to be no larger than the system. We identify a necessary condition for cooling below the bath temperature via a single collision: the system must initially lack a well-defined effective temperature, even a negative one. By constructing a iterative protocol, we demonstrate that sub-bath cooling is achievable without a machine under these restricted thermal operations. Moreover, introducing a qubit machine further enhances both the cooling limit and energy efficiency. These findings contribute to the broader study of cooling with finite resources.
• Abstract（参考訳）: 本稿では, 衝突モデルに基づく熱処理のクラスを紹介し, 系はエネルギー保存ユニタリを介して非相関浴分子と逐次相互作用する。 有限の複雑さを保証するために、各分子はシステムよりも大きくないことが制限される。 単一衝突で浴槽温度以下で冷却するために必要な条件を同定する。システムは当初、負の温度であっても、十分に定義された有効温度が欠如している必要がある。 繰り返しプロトコルを構築することにより、これらの制限された熱操作下での機械なしでサブバス冷却が達成可能であることを示す。 さらに、クビットマシンの導入により、冷却限界とエネルギー効率がさらに向上する。 これらの知見は、有限資源による冷却の広範な研究に寄与する。

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