論文の概要: Fluctuation theorems for autonomous work in the quantum regime
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.24690v1
- Date: Mon, 27 Jul 2026 17:32:45 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-28 22:34:15.522888
- Title: Fluctuation theorems for autonomous work in the quantum regime
- Title（参考訳）: 量子状態における自律的作業のためのゆらぎ定理
- Abstract要約: 我々は、古典的な状態から量子状態へ自律的な作業のためのゆらぎ定理を拡張する。
量子的非可換性は、非正則性に対する一貫した還元を妨げていることを示す。
この結果は、単一モードの放射場と2レベル原子のアンサンブルが関心の系として機能するディックモデルで示される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Fluctuation theorems for work provide universal constraints on nonequilibrium fluctuations, yet their quantum generalizations often rely on externally prescribed classical driving protocols. While for classical systems, fluctuation theorems have been extended to autonomous work, where the dynamics of the work source is subject to the backaction of the system, their generalization to the quantum regime is constrained by the uncertainty principle. Here, we extend fluctuation theorems for autonomous work from the classical regime to the quantum regime. By performing successive projective measurements over the work source and the system, we derive Jarzynski-type and Crooks-type fluctuation theorems for autonomous inclusive work from initial mixed thermal states. These relations are analogous to fluctuation theorems for autonomous work in the classical regime and explicitly incorporate the fluctuations of the work source. However, quantum noncommutativity prevents a consistent reduction to the nonautonomous counterparts, even in the limit of a large work source and correspondingly negligible backaction. By contrast, under the exclusive work definition, the nonautonomous limit is recovered when the measured observable of the work source commutes with its bare Hamiltonian and the backaction of the system on the work source is negligible. Our results are illustrated with the Dicke model, where a single-mode radiation field and an ensemble of two-level atoms act as the system of interest and the work source, respectively.
- Abstract（参考訳）: 作業に対するゆらぎ定理は非平衡変動に関する普遍的な制約を与えるが、量子一般化はしばしば外部に規定された古典的駆動プロトコルに依存する。
古典的なシステムでは、ゆらぎ定理が自律的な作業へと拡張され、そこでは作業源のダイナミクスがシステムのバックアクションの対象となり、量子状態への一般化は不確実性原理によって制約される。
ここでは、古典的な状態から量子状態へ自律的な作業のためのゆらぎ定理を拡張する。
作業源およびシステム上で連続的な射影測定を行うことにより、初期混合熱状態から自律的包摂的作業に対するジャジンスキー型およびクルックス型ゆらぎ定理を導出する。
これらの関係は古典的な状態における自律的な作業に対するゆらぎ定理に類似しており、作業源のゆらぎを明示的に取り入れている。
しかし、量子的非可換性は、大きな作業源の極限とそれに対応する無視可能なバックアクションであっても、不規則な相手への一貫した還元を妨げている。
対照的に、排他的作業定義の下では、ワークソースの測定可能な可観測値がその素ハミルトニアンと通勤し、ワークソース上のシステムのバックアクションが無視されるときに、非正則極限が回復される。
そこでは, 単モード放射場と2レベル原子のアンサンブルがそれぞれ関心の系として機能し, 作業源として機能するDickeモデルを用いて実験を行った。
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