論文の概要: Quantum enhancement of information-mediated energy transfer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.27868v1
• Date: Fri, 26 Jun 2026 09:09:42 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-29 18:24:25.438292
• Title: Quantum enhancement of information-mediated energy transfer
• Title（参考訳）: 情報を介したエネルギー伝達の量子化
• Abstract要約: 我々は、N次元の縮退した基底と励起状態が集合的に熱浴に結合する量子エンジンを構築する。 集団ジャンプはNと線形に熱電流と情報の流れを高めるが、エントロピー生成はNとは独立である。 この結果から,量子コヒーレンスと,量子エンジンにおける集合的効果のスケーラブルな利点が明らかとなった。
• 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: Thermodynamics of information identifies information flow as a thermodynamic resource, but whether quantum coherence and collective coupling can enhance it at low entropy-production cost remains unresolved. We address this question for interacting open quantum systems by deriving a thermodynamic uncertainty relation that bounds information flow by entropy production in nonequilibrium steady states. We construct a quantum engine in which N-fold degenerate ground and excited states are collectively coupled to heat baths. Collective jumps enhance heat currents and information flow linearly with N, while entropy production remains independent of N, realizing a high-power, low-dissipation autonomous quantum Maxwell's demon that leverages collectively enhanced information flow to pump heat against a temperature gradient. Beyond steady states, collective interactions amplify the unitary component of quantum information flow, yielding a quadratic enhancement of the free-energy charging power of quantum batteries. Our results reveal scalable advantages of quantum coherence and collective effects in quantum engines.
• Abstract（参考訳）: 情報の熱力学は情報の流れを熱力学的資源として認識するが、量子コヒーレンスと集団結合が低エントロピー生産コストでそれを強化するかどうかは未解決のままである。 非平衡定常状態におけるエントロピー生成による情報の流れを束縛する熱力学的不確実性関係を導出することにより、オープン量子系と相互作用する問題に対処する。 我々は、N次元の縮退した基底と励起状態が集合的に熱浴に結合する量子エンジンを構築する。 集団ジャンプはNと線形に熱電流と情報の流れを増強する一方、エントロピー生成はNとは独立であり、温度勾配に対して熱を汲み上げるために総合的に強化された情報フローを利用する高出力で低散逸の自律量子マックスウェルのデーモンを実現する。 安定した状態を超えて、集合的相互作用は量子情報フローのユニタリ成分を増幅し、量子電池の自由エネルギー充電パワーを2次的に増強する。 この結果から,量子コヒーレンスと,量子エンジンにおける集合的効果のスケーラブルな利点が明らかとなった。

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