論文の概要: Carnot Meets Quantum Information: Thermal Machine Driven by Probabilistic Non-orthogonal State Discrimination

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.16623v1
• Date: Mon, 17 Aug 2026 14:23:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-18 19:59:03.743866
• Title: Carnot Meets Quantum Information: Thermal Machine Driven by Probabilistic Non-orthogonal State Discrimination
• Title（参考訳）: カルノーの量子情報:確率論的非直交状態判別による熱機械
• Abstract要約: 本稿では,この機構によって駆動される2つの貯留層量子マシンの関数境界をマッピングする。 この$C$-$プレーンの中で、マシンは位相遷移のような機能スイッチを表示する。 本結果は, 量子力学と熱力学が共役して情報-エネルギー変換を制約することを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9187159782788578
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: While the impossibility of perfectly identifying non-orthogonal states is a cornerstone of quantum information science, their probabilistic discrimination is nonetheless permissible. Here, we propose a two-reservoir quantum machine driven by this mechanism to map its functional boundaries across the parameter space of the state overlap $μ$ and the Carnot efficiency $η_C$. Within this $η_C$-$μ$ plane, the machine exhibits phase-transition-like functional switching among a pure heat-engine phase, a mixed phase, and a dissipative phase. We identify critical thresholds governing these transitions: strong thermal driving ($η_C \ge 0.5$) unconditionally guarantees positive work extraction, whereas weak driving ($η_C \lesssim 0.13$) induces an anomalous reentrant transition, where increasing $μ$ unexpectedly restores engine functionality after a purely dissipative regime. Our results explicitly demonstrate how quantum mechanics and thermodynamics jointly constrain information-to-energy conversion.
• Abstract（参考訳）: 非直交状態を完全に特定できないことは、量子情報科学の基盤となっているが、その確率的差別は、それでも許容可能である。 本稿では,この機構によって駆動される2つの貯留層量子マシンを提案し,その関数境界を,状態のパラメータ空間にオーバーラップする$μ$とCarnot効率$η_C$にマッピングする。 この$η_C$-$μ$平面内では、純粋な熱エンジン相、混合相、散逸相の間の相転移様機能切替を示す。 強い熱駆動(η_C \ge 0.5$)は正の作業抽出を無条件に保証するのに対し、弱い駆動(η_C \lesssim 0.13$)は異常な再帰的な遷移を誘導し、純粋に散逸した状態の後にエンジン機能を予期せず復活させる。 本結果は, 量子力学と熱力学が共役して情報-エネルギー変換を制約することを示す。

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