論文の概要: Unequal Coherent Ergotropy at Equal Interferometric Visibility and Energy in Quantum-Controlled Interferometers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.18474v1
• Date: Tue, 13 Oct 2026 14:36:15 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-16 21:08:28.57161
• Title: Unequal Coherent Ergotropy at Equal Interferometric Visibility and Energy in Quantum-Controlled Interferometers
• Title（参考訳）: 量子制御型干渉計における等間隔可視性とエネルギーにおける不等コヒーレントエルゴトロピー
• Abstract要約: 我々は、マッハ-ツェンダー量子ビットのコヒーレントエルゴトロピーが経路予測可能性に敏感であることを示す。 我々は、ウィグナー回転が粒子のスピンとその経路と相関する相対論的実現を考える。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The ergotropy, or unitarily extractable work, of a quantum system naturally splits into incoherent and coherent contributions, respectively set by population inversion and coherences in the energy eigenbasis. We show that this split makes the coherent ergotropy of a Mach--Zehnder qubit sensitive to path predictability that the output interference fringes do not reveal. We send the path qubit, prepared as a thermal quantum battery, through two quantum-controlled interferometers built from the same elements, a fixed beam splitter and a beam splitter coherently controlled to be present or absent, differing only in the order in which these two act. The two arrangements share identical visibility, stored energy, and incoherent ergotropy at every point in the parameter space. Yet, for work extracted from the output battery alone, placing the controlled beam splitter first never yields less coherent ergotropy, and at fixed visibility and interferometric phase the difference is governed by the path predictability that this ordering creates. The same expression reappears as a purity deficit on the beam-splitter controller, so the work advantage comes with a Landauer bound on the cost of locally resetting the controller that is never larger at the same temperature. We further examine the effects of decoherence on the battery and consider a relativistic realization in which a Wigner rotation correlates the particle's spin with its path. Tracing out the spin decoheres the battery and allows the two arrangements to exhibit different coherent ergotropies even in regimes where their non-relativistic counterparts coincide. These results show that interference visibility is not a complete measure of the coherence available as work.
• Abstract（参考訳）: 量子系のエルゴトロピー(英: ergotropy、または一意抽出可能な仕事)は自然に、エネルギー固有基底における集団反転とコヒーレンスによって、不整合とコヒーレントな寄与に分けられる。 この分割は、出力干渉縞が示さない経路予測可能性に敏感なマッハ-ツェンダー量子ビットのコヒーレントエルゴトロピーを生じさせることを示す。 熱量子電池として調製されたパスキュービットを、同じ素子から構築された2つの量子制御干渉計、固定ビームスプリッタとビームスプリッタを共存または欠如するようにコヒーレントに制御したビームスプリッタを通して送信する。 2つの配置は、パラメータ空間のすべての点において、同一の可視性、保存エネルギー、および非コヒーレントエルゴトロピーを共有する。 しかし、出力バッテリのみから抽出された作業において、制御されたビームスプリッタを最初に配置すると、コヒーレントエルゴトロピーが低下することはなく、固定された可視性と干渉位相では、この順序が生成する経路予測可能性によって差が支配される。 同じ表現がビームスプリッターコントローラの純度欠陥として再び現れるので、作業上の利点は、同じ温度で決して大きくならないコントローラをローカルにリセットするコストに縛られたランダウアーが伴う。 さらに、電池の脱コヒーレンスの影響について検討し、ウィグナー回転が粒子のスピンとその経路と相関する相対論的実現について考察する。 スピンの追跡は電池をデコヒーレントにし、2つの配列は、相対論的でない状態であっても異なるコヒーレントなエルゴトロピーを示すことができる。 これらの結果は、干渉可視性は、仕事として利用できるコヒーレンスを完全に測定するものではないことを示している。

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