論文の概要: Experimental Extraction of Coherent Ergotropy and Its Energetic Cost in a Superconducting Qubit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.16881v1
• Date: Fri, 20 Jun 2025 10:05:48 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-23 19:00:05.405477
• Title: Experimental Extraction of Coherent Ergotropy and Its Energetic Cost in a Superconducting Qubit
• Title（参考訳）: 超伝導量子ビットにおけるコヒーレントエルゴトロピーとエネルギーコストの実験的抽出
• Authors: Li Li, Silu Zhao, Kai Xu, Heng Fan, Dongning Zheng, Zhongcheng Xiang,
• Abstract要約: 超伝導トランスモンキュービットからの作業抽出における初期状態コヒーレンスの役割を実験的に検討した。 初期状態の選択は、支配的なデコヒーレンスチャネル-エネルギー緩和またはデフォーカスに依存する。 これらの結果は、コヒーレンス制御に対する実用的でスケーラブルなアプローチとして初期状態設計を確立し、効率的な量子熱力学デバイスの開発のためのガイダンスを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.370677452632352
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum coherence, encoded in the off-diagonal elements of a system's density matrix, is a key resource in quantum thermodynamics, fundamentally limiting the maximum extractable work, or ergotropy. While previous experiments have isolated coherence-related contributions to work extraction, it remains unclear how coherence can be harnessed in a controllable and energy-efficient manner. Here, we experimentally investigate the role of initial-state coherence in work extraction from a superconducting transmon qubit. By preparing a range of pure states and implementing three complementary extraction protocols, we reveal how coherence governs the partitioning of ergotropy. We find that the choice of initial state depends on the dominant decoherence channel-energy relaxation or dephasing. By further accounting for thermodynamic costs, we identify optimal initial states that maximize the efficiency. These results establish initial-state design as a practical and scalable approach to coherence control, offering guidance for the development of efficient quantum thermodynamic devices.
• Abstract（参考訳）: 量子コヒーレンス(英: Quantum coherence)は、系の密度行列の対角線外要素に符号化され、量子熱力学において重要な資源であり、抽出可能な最大作業(エルゴトロピー)を根本的に制限する。 これまでの実験では、コヒーレンスに関連するコヒーレンス関連の貢献を抽出しているが、コヒーレンスがどのように制御可能でエネルギー効率のよい方法で活用できるかは定かではない。 本稿では,超伝導トランスモンキュービットからの作業抽出における初期状態コヒーレンスの役割を実験的に検討する。 多様な純粋な状態を用意し、3つの補完的抽出プロトコルを実装することにより、コヒーレンスがどのようにエルゴトロピーの分割を支配しているかを明らかにする。 初期状態の選択は、支配的なデコヒーレンスチャネル-エネルギー緩和またはデフォーカスに依存する。 さらに熱力学的コストを考慮し、効率を最大化する最適な初期状態を特定する。 これらの結果は、コヒーレンス制御に対する実用的でスケーラブルなアプローチとして初期状態設計を確立し、効率的な量子熱力学デバイスの開発のためのガイダンスを提供する。

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