論文の概要: Numerically exact open quantum system work statistics with process tensors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.16823v1
• Date: Thu, 18 Dec 2025 18:04:18 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-19 18:10:32.193425
• Title: Numerically exact open quantum system work statistics with process tensors
• Title（参考訳）: プロセステンソルを用いた数値的精度の高いオープン量子システム作業統計
• Authors: Mike Shubrook, Moritz Cygorek, Erik Gauger, Jake Iles-Smith, Ahsan Nazir,
• Abstract要約: 本稿では, 実時間で計算可能なプロセステンソルフレームワークを提案する。 我々は、弱い結合性、マルコフ性、低速運転限界を超えたランダウアー消去プロトコルに適用することで、我々のアプローチの有用性を実証する。 我々のフレームワークは、駆動されたオープン量子システムにおけるエネルギー交換変動の特徴付けにおいて、非摂動的精度と詳細を提供する。
• 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: Accurately quantifying the thermodynamic work costs of quantum operations is essential for the continued development and optimisation of emerging quantum technologies. This present a significant challenge in regimes of rapid control within complex, non-equilibrium environments - conditions under which many contemporary quantum devices operate and conventional approximations break down. Here, we introduce a process tensor framework that enables the computation of the full numerically exact quantum work statistics of driven open quantum systems. We demonstrate the utility of our approach by applying it to a Landauer erasure protocol operating beyond the weak-coupling, Markovian, and slow-driving limits. The resulting work probability distributions reveal distinct quantum signatures that are missed by low-order moments yet significantly impact the erasure fidelity of the protocol. Our framework delivers non-perturbative accuracy and detail in characterising energy-exchange fluctuations in driven open quantum systems, establishing a powerful and versatile tool for exploring thermodynamics and control in the operating regimes of both near-term and future quantum devices.
• Abstract（参考訳）: 量子演算の熱力学的作業コストの正確な定量化は、新興量子技術の継続的な発展と最適化に不可欠である。 これは、複雑な非平衡環境において、多くの現代の量子デバイスが動作し、従来の近似が崩壊する条件の中で、迅速な制御の体制において重要な課題となる。 本稿では,実時間で計算可能なプロセステンソルフレームワークについて紹介する。 我々は、弱い結合性、マルコフ性、低速運転限界を超えたランダウアー消去プロトコルに適用することで、我々のアプローチの有用性を実証する。 結果として生じる作業確率分布は、低次モーメントによって見逃される異なる量子シグネチャを示すが、プロトコルの消去忠実性に大きな影響を及ぼす。 我々のフレームワークは、駆動型オープン量子システムにおけるエネルギー交換変動の特徴付けにおいて、非摂動的精度と詳細を提供し、近い将来の量子デバイスと将来の量子デバイスの両方の動作状態において、熱力学と制御を探索するための強力で汎用的なツールを確立する。

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