論文の概要: Quantum detectors as autonomous machines: assessing the nonequilibrium thermodynamics of information acquisition

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.16375v1
• Date: Fri, 22 Aug 2025 13:30:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-25 16:42:36.391624
• Title: Quantum detectors as autonomous machines: assessing the nonequilibrium thermodynamics of information acquisition
• Title（参考訳）: 自律機械としての量子検出器 : 情報取得の非平衡熱力学の評価
• Authors: Emanuel Schwarzhans, Tony J. G. Apollaro, Ilia Khomchenko, Maximilian P. E. Lock, Mark T. Mitchison, Marcus Huber,
• Abstract要約: エントロピー生成は 検出プロセスの効率性と 時間的精度の両方を制約します 検出ジッタの削減やデッドタイムの削減は、必然的にダークカウントの率を増大させる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We formulate a minimal model of a quantum particle detector as an autonomous quantum thermal machine. Our goal is to establish how entropy production, which is needed to maintain the detector out of equilibrium, is linked to the quality of the measurement process. Using our model, we perform a detailed investigation of the detector's key performance characteristics: namely, detection efficiency, gain, jitter, dead time, and dark counts. We find that entropy production constrains both the efficiency and temporal precision of the detection process, in the sense that improved performance generally requires more dissipation. We also find that reducing either the detection jitter or dead time unavoidably increases the rate of dark counts. Our work establishes a quantitative connection between entropy production and the quality of the irreversible detection process, highlights fundamental tradeoffs in the performance of particle detectors, and provides a framework for further investigations of the non-equilibrium thermodynamics of quantum measurement and amplification.
• Abstract（参考訳）: 量子粒子検出器の最小限のモデルを自律型量子熱機械として定式化する。 我々のゴールは、検出器を平衡から維持するために必要となるエントロピー生産が、測定プロセスの品質とどのように関連しているかを確立することである。 本モデルを用いて,検出効率,ゲイン,ジッタ,デッドタイム,ダークカウントといった,検出器の主な性能特性を詳細に調査する。 エントロピー生産は検出プロセスの効率と時間的精度の両方を制約するが、性能の向上は一般的により散逸を必要とする。 また、検出ジッタの削減やデッドタイムの削減は、必然的にダークカウントの率を増大させる。 本研究は, エントロピー生成と非可逆検出プロセスの品質の定量的な関係を確立し, 粒子検出器の性能の基本的なトレードオフを強調し, 量子計測と増幅の非平衡熱力学のさらなる研究のための枠組みを提供する。

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