論文の概要: Coherence-assisted quantum state preparation and thermal control through repeated interactions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.10794v1
- Date: Wed, 07 Oct 2026 18:51:46 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-10 02:36:53.635602
- Title: Coherence-assisted quantum state preparation and thermal control through repeated interactions
- Title（参考訳）: 繰り返し相互作用によるコヒーレンス支援量子状態生成と熱制御
- Abstract要約: エネルギー保存型フリップフロップ相互作用により,コヒーレント環境と相互作用する量子ビットの緩和ダイナミクスと定常状態について検討する。
本研究では, 環境コヒーレンスが, 定常状態の集合を拡大することにより, 散逸状態の準備のための資源となることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 45.88028371034407
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We investigate the relaxation dynamics and steady state of a qubit interacting with a coherent environment through an energy-conserving flip-flop interaction within the Markovian repeated-interaction framework. We derive an exact analytical solution for the evolving and stationary state, nonperturbative in the environmental coherence. We show that environmental coherence provides a resource for dissipative state preparation by expanding the set of accessible steady states. In particular, coherent ancillas can increase the system ground- state population beyond that of the bath, corresponding to an effective temperature below the bath temperature, and enhance its steady-state purity, with these effects controlled by the interplay between the system energy scale and the system-ancilla coupling. Nevertheless, we prove that the purity of the system can never exceed the purity of the ancilla. We further analyze the thermodynamics of the protocol and show that environmental coherence can modify and even reverse the natural direction of heat transfer, giving rise to anomalous heat flow. Remarkably, for fixed interaction parameters, the direction of the coherence-induced heat transfer is governed by the relative phase between the system and ancilla coherence, whereas their magnitudes determine the amount of heat exchanged. Our results establish environmental coherence as a resource for controlling steady-state preparation and energy transfer in repeated-interaction dynamics.
- Abstract（参考訳）: マルコフの繰り返し相互作用フレームワーク内でのエネルギー保存的なフリップフロップ相互作用を通じて、コヒーレントな環境と相互作用する量子ビットの緩和ダイナミクスと定常状態について検討する。
我々は、環境コヒーレンスにおいて非摂動的でありながら、進化的かつ定常的な状態に対する正確な分析解を導出する。
本研究では, 環境コヒーレンスが, 定常状態の集合を拡大することにより, 散逸状態の準備のための資源となることを示す。
特に、コヒーレントアンシラは、浴温以下の有効温度に対応して、系の基底状態の人口を増加させ、系エネルギースケールと系-アンシラカップリングの相互作用によって、その定常状態の純度を高めることができる。
それでも, システムの純度が肛門の純度を超えないことは証明できない。
さらに, プロトコルの熱力学を解析し, 環境コヒーレンスによって熱伝達の自然な方向が変化し, 逆転し, 異常な熱流が発生することを示す。
固定相互作用パラメータの場合、コヒーレンスによって誘導される熱伝達の方向は系とアシラコヒーレンスの間の相対位相によって制御されるが、その大きさは交換される熱の量を決定する。
本研究は, 繰り返し相互作用力学における定常的準備とエネルギー移動を制御するための資源として, 環境コヒーレンスを確立した。
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