論文の概要: Generation of Quantum Entanglement in Autonomous Thermal Machines: Effects of Non-Markovianity, Hilbert Space Structure, and Quantum Coherence
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.18056v1
- Date: Mon, 25 Aug 2025 14:16:10 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-26 18:43:45.810758
- Title: Generation of Quantum Entanglement in Autonomous Thermal Machines: Effects of Non-Markovianity, Hilbert Space Structure, and Quantum Coherence
- Title（参考訳）: 自律型熱機械における量子絡み合いの生成:非マルコビアン性、ヒルベルト空間構造、量子コヒーレンスの影響
- Abstract要約: 本稿では,量子自律型熱機械と相互作用する外部量子系における絡み合いの発生に関する理論的研究を行う。
仮想温度とエネルギー保存遷移によって支配される2つの熱力学サイクル、すなわちAとBを定義する。
エンタングルメントは、非マルコフ力学と強いエンタングルメントの存在によって支えられるサイクルAでのみ生成されることを示す。
- 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 present a theoretical investigation of entanglement generation in an external quantum system interacting with a quantum autonomous thermal machine (QATM) under a non-Markovian dynamics. Indeed, the QATM is composed of two non-coupled qubits. Each qubit is coupled to an independent thermal reservoir, where each reservoir interacts with an external system of two additional non-coupled qubits. By analyzing the Hilbert space structure, energy level configurations, and temperature gradients, we define two thermodynamic cycles, namely A and B, governed by virtual temperatures and energy-conserving transitions. We demonstrate that the QATM can act as a structured reservoir able to induce non-Markovian memory effects. In fact, the non-Markovian dynamics is highlighted basically for negative entropy production rates. However, by quantitatively measuring the mutual information and concurrence, we show that the entanglement is generated only in cycle A, supported by the non-Markovian dynamics and strong presence of entanglement. Hence, we conclude that our results using feasible experimental parameters demonstrate that temperature differences, Hilbert space structure and coherence can be used as good quantum resources for controlling and boosting entanglement in quantum thermodynamic settings.
- Abstract（参考訳）: 非マルコフ力学の下で量子自律型熱機械(QATM)と相互作用する外部量子系における絡み合いの発生に関する理論的研究を行う。
実際、QATMは2つの非結合量子ビットで構成されている。
それぞれのキュービットは独立した熱貯水池に結合され、それぞれの貯水池は2つの追加の非結合キュービットの外部システムと相互作用する。
ヒルベルト空間構造、エネルギー準位、温度勾配を解析することにより、仮想温度とエネルギー保存遷移によって支配されるAとBという2つの熱力学サイクルを定義する。
我々は、QATMが非マルコフ記憶効果を誘発できる構造化された貯水池として機能できることを実証した。
実際、非マルコフ力学は基本的に負のエントロピー生成速度のために強調される。
しかし, 相互情報と共起度を定量的に測定することにより, 非マルコフ力学と強い絡み合いの存在に支えられて, 絡み合いはAサイクルでのみ発生することを示す。
そこで本研究では, 温度差, ヒルベルト空間構造, コヒーレンスを, 量子力学的条件下での絡み合いを制御・促進するための優れた量子資源として利用できることを示す。
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