論文の概要: Pareto-optimal work extraction and the thermodynamic cost of precision in quantum information engines

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.14973v1
• Date: Thu, 16 Jul 2026 13:28:49 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-17 17:01:33.120647
• Title: Pareto-optimal work extraction and the thermodynamic cost of precision in quantum information engines
• Title（参考訳）: 量子情報エンジンにおけるパレート最適作業抽出と高精度熱力学的コスト
• Abstract要約: 量子情報エンジンにおいて,抽出可能な作業と,その変動とのトレードオフを見出す。 変動の低減は熱力学的コストを高くすることを示した。 この結果から, 量子情報エンジンにおける作業のトレードオフ, 変動, 熱力学的コストのコンパクトな説明が得られた。
• 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 study a finite-time quantum information engine in which a two-level system is measured by a quantum harmonic oscillator acting as a meter and where useful work is extracted conditionally on the measurement outcome. Using multi-objective optimisation, we find a Pareto-optimal trade-off between extractable work and its fluctuations and show that reducing fluctuations entails higher thermodynamic costs: greater information consumption, more engine cycles, longer operation time, and reduced average work output. In the limit of a highly accurate meter, we obtain the work distribution, its moments, and the Pareto front analytically. In this regime, the work statistics of the engine reduce to those of a qubit in contact with a single thermal bath. We further analyse the associated information flows by examining the mutual information and Fisher information, and show that the Pareto-optimal engine designs lie very close to local maxima of the latter with respect to the operation time of the device. Our results provide a compact description of the trade-offs between work, its fluctuations, and thermodynamic costs in quantum information engines.
• Abstract（参考訳）: 本研究では, 量子調和振動子によって2段階の系を計測し, 測定結果に基づいて有用な作業が抽出される有限時間量子情報エンジンについて検討する。 多目的最適化を用いて,抽出可能な作業と揺らぎとの間のパレート最適トレードオフを見つけ,変動の低減は,情報消費の増加,エンジンサイクルの増加,運転時間の延長,平均作業出力の削減など,より高い熱力学的コストを伴っていることを示す。 高精度なメータの限界において、作業分布、そのモーメント、パレートフロントを解析的に得る。 この体制では、エンジンの作業統計は、単一の熱浴に接触するキュービットの統計に還元される。 さらに、相互情報とフィッシャー情報を調べ、関連する情報の流れを分析し、パレート最適エンジンの設計が装置の動作時間に関して、後者の局所的な最大値に非常に近いことを示す。 この結果から, 量子情報エンジンにおける作業のトレードオフ, 変動, 熱力学的コストのコンパクトな説明が得られた。

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