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/2508.18056v2
- Date: Thu, 30 Oct 2025 04:58:12 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-31 16:05:09.403594
- 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
- Authors: Achraf Khoudiri, Khadija El Anouz, Abderrahim El Allati,
- Abstract要約: 本稿では,外部量子システムにおける量子自律型熱機械との相互作用による絡み合いの発生について検討する。
エンタングルメントは、より強い非マルコフ的挙動と高いコヒーレンス相関に関連付けられたサイクルAでのみ生成されることを示す。
以上の結果から, 温度差, ヒルベルト空間構造, コヒーレンスは, 量子力学環境における絡み合いを制御・強化するための量子資源となることが示された。
- 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 via interaction with a quantum autonomous thermal machine (QATM) under non-Markovian dynamics. The QATM, composed of two qubits each coupled to independent thermal reservoirs, interacts with an external system of two additional qubits. By analyzing the Hilbert space structure, energy level configurations, and temperature gradients, we define a common interaction between the QATM qubits and the external system qubits, which allows the definition of two thermodynamic cycles (A and B) governed by virtual temperatures and energy-conserving transitions. We demonstrate that the QATM can act as a structured reservoir capable of inducing non-Markovian memory effects, as highlighted by negative entropy production rates. Using mutual information and concurrence, we show that entanglement is generated only under cycle A, which is associated with stronger non-Markovian behavior and higher coherence correlations. Our results demonstrate that temperature differences, Hilbert space structure, and coherence serve as quantum resources for controlling and enhancing entanglement in quantum thermodynamic settings, with parameters consistent with experimental superconducting qubit platforms.
- Abstract（参考訳）: 非マルコフ力学下での量子自律型熱機械(QATM)との相互作用によ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。
QATMは2つのキュービットから構成され、それぞれ独立した熱貯水池と結合し、2つの追加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、QATM量子ビットと外部系量子ビットとの共通相互作用を定義し、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 (A, B) を定義できる。
負のエントロピー生成速度によって強調されるように、QATMは非マルコフ記憶効果を誘導できる構造的な貯水池として機能できることを実証する。
相互情報と共起を用いて, 絡み合いは, より強い非マルコフ的挙動と高いコヒーレンス相関に関連付けられ, サイクルAでのみ生じることを示す。
その結果, 温度差, ヒルベルト空間構造, コヒーレンスは, 量子熱力学的条件下での絡み合いを制御し, 強化するための量子資源として機能し, パラメータは実験的な超伝導量子ビットプラットフォームと一致することがわかった。
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