論文の概要: Quantum Work Extraction via Conditional Spatial Displacements

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.24425v2
• Date: Mon, 28 Sep 2026 14:00:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-29 21:31:51.596742
• Title: Quantum Work Extraction via Conditional Spatial Displacements
• Title（参考訳）: 条件付き空間変位による量子ワーク抽出
• Abstract要約: Schemeはユニタリ演算子$U = exp(-i k t, hatH otimes hatP/hbar)$に依存し、電池のエネルギー固有状態と補助ポインタの位置との間の絡み合いを生成する。 その後のポインター位置の投影測定は、作業が抽出可能な純粋な状態で電池を条件付きで準備する。
• 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 propose a protocol for extracting work from a coherent quantum battery state by exploiting measurement-assisted feedback mediated by a continuous-variable pointer. The scheme relies on the unitary operator $U = \exp(-i k t \, \hat{H} \otimes \hat{P}/\hbar)$, which generates entanglement between the battery's energy eigenstates and the position of an auxiliary pointer. A subsequent projective measurement of the pointer's position conditionally prepares the battery in a pure state from which work can be extracted via a feedback unitary. We analyze the protocol for a two-level quantum battery and a Gaussian pointer, computing the conditional states and the corresponding daemonic ergotropy. For the pure initial state considered, we find that the daemonic ergotropy equals the standard ergotropy for all interaction strengths, demonstrating that the measurement-assisted feedback recovers the full extractable work that would otherwise become inaccessible due to entanglement with the pointer when its degrees of freedom are traced out. The protocol thus provides a physically transparent realization of a quantum Maxwell demon, where the pointer acts as a quantum measurement ancilla whose position becomes correlated with the battery's energy. The scheme is amenable to experimental implementation in trapped-ion systems, and it contributes to the ongoing efforts to understand the role of quantum coherence and measurement in thermodynamics.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,連続変数ポインタを介する計測支援フィードバックを利用して,コヒーレントな量子バッテリ状態から作業を引き出すプロトコルを提案する。 このスキームはユニタリ作用素 $U = \exp(-i k t \, \hat{H} \otimes \hat{P}/\hbar)$ に依存する。 その後のポインター位置の投影測定は、フィードバックユニタリを介して作業が抽出できる純粋な状態で電池を条件付きで準備する。 本研究では,2レベル量子電池とガウスポインターのプロトコルを解析し,条件状態と対応するデーモンエルゴトロピーを演算する。 純粋な初期状態を考えると、デーモン的エルゴトロピーはすべての相互作用強度の標準エルゴトロピーと等しいことが分かり、測定支援されたフィードバックが、その自由度が追求されたときにポインターとの絡み合いによって到達不能になるような完全な抽出可能な作業を取り戻すことを示した。 したがって、このプロトコルは量子マックスウェルのデーモンを物理的に透過的に実現し、ポインターは電池のエネルギーと位置が相関する量子測定アンシラとして機能する。 このスキームは閉じ込められたイオン系の実験的実装に適しており、熱力学における量子コヒーレンスと測定の役割を理解するための継続的な努力に寄与している。

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