論文の概要: Experimental demonstration of generalized quantum fluctuation theorems in the presence of coherence
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.00524v1
- Date: Sat, 31 May 2025 12:00:59 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-04 21:47:33.177203
- Title: Experimental demonstration of generalized quantum fluctuation theorems in the presence of coherence
- Title（参考訳）: コヒーレンスの存在下での一般化量子ゆらぎ定理の実験的実証
- Authors: Hui Li, Jie Xie, Hyukjoon Kwon, Yixin Zhao, M. S. Kim, Lijian Zhang,
- Abstract要約: フォトニックシステムにおける量子ゆらぎ定理(QFT)の実験的検証を報告する。
実験により,時間-フォワードの準確率と複数の時間-反転過程との比が一般化されたクルックスQFTに従うことを確認した。
これらの知見は、一般的な量子プロセスと時間反転の基本的な対称性を強調し、ノイズの多い量子情報処理を探索するための基本的なツールキットを提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.502237817201173
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Fluctuation theorems have elevated the second law of thermodynamics to a statistical realm by establishing a connection between time-forward and time-reversal probabilities, providing invaluable insight into nonequilibrium dynamics. While well established in classical systems, their quantum generalization, incorporating coherence and the diversity of quantum noise, remains open. We report the experimental validation of a quantum fluctuation theorem (QFT) in a photonic system, applicable to general quantum processes with nonclassical characteristics, including quasi-probabilistic descriptions of entropy production and multiple time-reversal processes. Our experiment confirms that the ratio between the quasi-probabilities of the time-forward and any multiple time-reversal processes obeys a generalized Crooks QFT. Moreover, coherence induced by a quantum process leads to the imaginary components of quantum entropy production, governing the phase factor in the QFT. These findings underscore the fundamental symmetry between a general quantum process and its time reversal, providing an elementary toolkit to explore noisy quantum information processing.
- Abstract（参考訳）: ゆらぎ定理は、時間-フォワードと時間-反転確率の関連を確立することによって、熱力学の第二の法則を統計領域に高め、非平衡力学に関する貴重な洞察を与えている。
古典的なシステムではよく確立されているが、コヒーレンスと量子ノイズの多様性を取り入れた量子一般化は依然としてオープンである。
本稿では,光化学系における量子ゆらぎ定理(QFT)の実験的検証を,エントロピー生成の準確率的記述や複数の時間反転過程を含む非古典的特性を持つ一般量子プロセスに適用する。
実験により,時間-フォワードの準確率と複数の時間-反転過程との比が一般化されたクルックスQFTに従うことを確認した。
さらに、量子過程によって引き起こされるコヒーレンスによって量子エントロピー生成の想像上の要素が導かれ、QFTの位相因子が支配される。
これらの知見は、一般的な量子プロセスと時間反転の基本的な対称性を強調し、ノイズの多い量子情報処理を探索するための基本的なツールキットを提供する。
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