論文の概要: Quantum Rényi-Jarzynski Equality

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.19320v1
• Date: Wed, 19 Aug 2026 18:00:02 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-21 20:28:51.368195
• Title: Quantum Rényi-Jarzynski Equality
• Title（参考訳）: 量子レニイ=ヤジンスキーの等式
• Abstract要約: ジャージンスキーの等式は、非平衡仕事と平衡自由エネルギー変化の関連をもたらす。 任意の浴槽観測結果に基づいて非破壊的量子ジャジンスキー等式を導出する。 我々は、Rényi-Jarzynski等式が量子最適制御問題に対してチューナブルなコスト関数を提供することを示した。
• 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: The Jarzynski equality provides a strict link between nonequilibrium work and equilibrium free energy changes. Its typical quantum formulations, however, rely on measurement protocols that destroy coherence. In this Letter, we use the resource-theoretic approach to derive a non-destructive quantum Jarzynski equality conditioned on the outcomes of an arbitrary bath observable. This yields the Rényi-Jarzynski equality, which quantifies a finite bath's drift from equilibrium under a non-adiabatic drive via the Rényi $k$-divergence. We further demonstrate that the Rényi-Jarzynski equality provides a tunable cost function for quantum optimal control problems where minimizing bath drift is desired, such as state preparation and gate design, enabling the minimization of cross-talk in finite quantum systems. Our toy model exhibits a transition between competing minima for some critical value of $k$, illustrating how the Rényi order tunes sensitivity to different regions of a bath distribution. Strikingly, when drive parameters vary across bath energy levels, minimizing bath drift requires generating system-bath entanglement.
• Abstract（参考訳）: ジャージンスキーの等式は、非平衡仕事と平衡自由エネルギー変化の厳密な関係を提供する。 しかし、典型的な量子定式化はコヒーレンスを破壊する測定プロトコルに依存している。 このレターでは、任意の浴の観測結果に基づいて非破壊的量子ジャジンスキー等式を導出するために、資源理論のアプローチを用いる。 Rényi-Jarzynski 等式は、Rényi $k$-divergence を通じて非断熱駆動下での平衡からの有限浴のドリフトを定量化する。 さらに、Rényi-Jarzynski等式は、状態準備やゲート設計といった浴槽ドリフトの最小化が望まれる量子最適制御問題に対して、調整可能なコスト関数を提供し、有限量子系におけるクロストークの最小化を可能にすることを実証する。 我々の玩具モデルでは、競合するミニマと、いくつかの臨界値が$k$の遷移を示し、レニイオーダーが浴場分布の異なる領域に対する感度をどう調整するかを示す。 厳密には、運転パラメータが浴槽のエネルギーレベルによって異なる場合、浴槽のドリフトを最小限に抑えるには、システムバスの絡み合いが発生する必要がある。

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