論文の概要: Information and coherence as resources for work extraction from unknown quantum state and providing quantum advantages

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.22893v1
• Date: Thu, 26 Feb 2026 11:30:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-27 18:41:22.663609
• Title: Information and coherence as resources for work extraction from unknown quantum state and providing quantum advantages
• Title（参考訳）: 未知の量子状態からの作業抽出のための資源としての情報とコヒーレンス
• Authors: Tanmoy Biswas,
• Abstract要約: 標準的な熱力学プロトコルでは、浴槽温度における初期状態と対応するギブス状態との間の自由エネルギー差によって最大作業が与えられる。 情報はクローズド量子システムにおける仕事の抽出を制限しますか? エルゴトロピーはユニタリ演算によって抽出可能な最大作業量を定量化するが、量子状態の完全な知識を仮定する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The amount of extractable work from a physical system is fundamentally connected to the information available about its state, as illustrated by Maxwell's demon and the Gibbs paradox. In standard thermodynamic protocols involving system--bath interactions, the maximum work is given by the free-energy difference between the initial state and the corresponding Gibbs state at the bath temperature. This motivates a natural question: does information also limit work extraction in closed quantum systems that do not involve a heat bath and where work is obtained through unitary operations generated by a time-dependent Hamiltonian? While ergotropy quantifies the maximum work extractable via unitary operations, it assumes complete knowledge of the quantum state, typically requiring full state tomography. In realistic scenarios, however, only partial information is accessible. In this case, the relevant figure of merit is observational ergotropy, which depends explicitly on the measurement used to probe the system. We show that observational ergotropy decreases under classical post-processing of measurement outcomes, implying that fine-grained measurements allow greater work extraction than coarse-grained ones. Moreover, maximizing observational ergotropy over all possible measurements recovers standard ergotropy, which decomposes into incoherent (classical) and coherent (quantum) contributions. Our results demonstrate that coherence in the measurement projectors constitutes the key resource, enabling work extraction beyond the incoherent limit and establishing coherence as the origin of quantum advantage in observational ergotropy extraction.
• Abstract（参考訳）: 物理的システムから抽出可能な作業の量は、マックスウェルの悪魔とギブスのパラドックスによって示されるように、その状態に関する情報と根本的に関連付けられている。 システムバス相互作用を含む標準的な熱力学プロトコルでは、浴槽温度における初期状態と対応するギブス状態との間の自由エネルギー差により、最大作業が与えられる。 情報もまた、熱浴を含まない閉量子系における仕事の抽出を制限し、時間依存ハミルトニアンによって生成されるユニタリ演算によってどこで作業が得られるのか? エルゴトロピーはユニタリ演算によって抽出可能な最大作業量を定量化するが、量子状態の完全な知識を前提としており、通常は完全な状態トモグラフィを必要とする。 しかし現実的なシナリオでは、部分的な情報しかアクセスできない。 この場合、関連するメリットの数字は観測的エルゴトロピーであり、これは系を探査するのに使われる測定値に明示的に依存する。 測定結果の古典的後処理において,観察的エルゴトロピーは減少し,粒度測定により粗粒化よりも作業の抽出が可能であることが示唆された。 さらに、観測上のエルゴトロピーの最大化は標準的なエルゴトロピーを回復させ、非一貫性(古典的)とコヒーレント(量子的)に分解する。 その結果,測定プロジェクタにおけるコヒーレンス(コヒーレンス)が鍵となる資源であり,コヒーレンス(コヒーレンス)が観測エルゴトロピー抽出における量子優位の起点となることを示す。

関連論文リスト

• Thermodynamic Constraints on the Emergence of Intersubjectivity in Quantum Systems [41.94295877935867]
  理想的な量子測定には、異なる熱力学資源が必要である。 この研究は、量子熱力学と古典性の出現を物体間相互作用の形で橋渡しする。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-07-28T11:39:10Z)
• Probing quantum many-body dynamics using subsystem Loschmidt echos [39.34101719951107]
  我々は,Loschmidtエコーの重要な特徴を捉える準局所観測可能なサブシステムであるLoschmidt echoを実験的に検討した。 短時間の状態では、真の高次相関から生じる動的量子相転移を観察する。 長期体制では、サブシステムLoschmidtエコーは熱力学極限におけるアクセス可能なヒルベルト空間の有効次元と構造を定量的に決定することができる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-01-28T14:51:37Z)
• One-Shot Min-Entropy Calculation Of Classical-Quantum States And Its Application To Quantum Cryptography [21.823963925581868]
  古典量子状態のミニエントロピーに対するワンショット下界計算手法を開発した。 BB84量子鍵分布スキームに対して、より厳密な有限データ解析を提供する。 これは、デバイス独立量子鍵分配プロトコルの変種について、現在知られている最高の有限鍵境界を与える。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-06-21T15:11:26Z)
• The Limits of Pure Exploration in POMDPs: When the Observation Entropy is Enough [40.82741665804367]
  そこで本研究では,観測上のエントロピーを最大化するための簡単なアプローチについて検討する。 観測エントロピーの正規化を計算し、原理的性能を向上させるために、後者の知識をどのように活用できるかを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-06-18T17:00:13Z)
• Quantification of Entanglement and Coherence with Purity Detection [16.01598003770752]
  絡み合いとコヒーレンス(英語版)は量子システムの基本的な性質であり、近い将来の量子技術に電力を供給することを約束する。 ここでは,操作上有用な絡み合いとコヒーレンスに対する定量的な境界を示す。 我々の研究は、大規模量子情報処理を効果的に検証する手段を提供する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-08-14T11:03:40Z)
• Daemonic ergotropy in continuously-monitored open quantum batteries [0.0]
  デーモンエルゴトロピーは、量子状態におけるこの仕事の抽出強化を適切に記述し、定量化するために導入されます。 対応するデーモン的エルゴトロピーは、エルゴトロピーと対応する非条件状態のエネルギーの間に値を取ることを示す。 上界は、初期純状態と環境に対する完全に効率的な射影測定を仮定することで達成される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-02-23T19:04:47Z)
• Work extraction from unknown quantum sources [0.0]
  量子物理学において、エルゴトロピーは巡回ハミルトニアン制御の下で抽出可能な仕事の量を測定する。 ここでは、源が生成する量子状態について何も知られていないときに適用できるエルゴトロピーという新しい概念を導出する。 この場合、抽出された作業はボルツマンと観測エントロピーによって定義される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-09-22T15:07:04Z)
• Selective weak measurement reveals super ergotropy [0.0]
  エルゴトロピーは以前、量子状態から最大の抽出可能な研究として導入された。 本研究では,弱測定による量子相関の存在下でのエルゴトロピーについて検討する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-08-01T06:40:10Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。