Nonequilibrium quantum thermodynamics of information processing in small scale quantum device circuits

小型量子器件电路中信息处理的非平衡量子热力学

• 批准号: 20H01827
• 负责人: 内海 裕洋
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Mie University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H01827/
• 关键词: メゾスコピック量子輸送; 完全計数統計理論; 非平衡統計力学・熱力学的不確定性関係; 情報量揺らぎ; 計算機科学; メゾスコピック系; 完全計数統計; 計算科学; 非平衡統計力学・揺らぎの定理

①　古典計算過程の計算速度分布理論の構築（内海）：本年度は、トークン・ベースのブラウニアン加算器の信号・雑音比の熱力学的不確定性、および計算コストの確率熱力学の解析について、昨年までに得られた成果を論文として執筆して投稿している（Computation time and thermodynamic uncertainty　relation of Brownian circuits, arXiv:2205.10735）。また、量子マスター方程式の速度限界の理論を構築した。②　量子的環境におけるエントロピー生成と量子ダイナミクスの理論的解析（都倉)：超吸収を用いた量子熱機関の性能に関する結果を出版した(Phys. Rev. Lett. 128, 180602 (2022).)さらに一般的な弱結合・マルコフの条件での系の粒子数をNとした時の熱流の上限が一般的にはN^3, 熱浴によるエネルギー遷移にNに依存しない上限がある場合はN^2となる結果をまとめ投稿した。また二準位系を流れる熱流を同時に連続測定する効果に関する解析をおこなった（Phys. Rev. B 106, 205419 (2022))。③　古典・量子系の非断熱ダイナミクス理論の構築（高橋）：過去に量子系で得ていた初期状態と時間発展状態のフィデリティについての速度限界の理論（Phys. Rev. Research 2, 032016(R) ）を古典マスター方程式に適用した。そして、任意の時間発展状態間のトレース距離が幾何学的な計量で抑えられることを示した。そして、アニーリング・プロトコルにおいて、エラーの時間依存性とその上限を考察した。

① 构建经典计算过程的计算速度分布理论（内海）：今年，我们将研究基于令牌的布朗加法器的信噪比的热力学不确定性以及计算成本的随机热力学分析，基于去年的分析，迄今为止获得的结果已作为论文撰写并提交（布朗电路的计算时间和热力学不确定性关系，arXiv：2205.10735）。他还构建了量子主方程的速度极限理论。 ② 量子环境中熵产生和量子动力学的理论分析（Tokura）：发表了关于使用超吸收的量子热机性能的结果（Phys. Rev. Lett. 128, 180602 (2022)。）更一般地说，弱耦合、马尔可夫条件下系统粒子数为N时的热流上限为N^3，如果热浴导致的能量转变存在不依赖于 N 的上限，我们总结并发布了 N^2 的结果。我们还分析了同时连续测量流经两级系统的热流的效果 (Phys. Rev. B 106, 205419 (2022))。 ③ 经典/量子系统非绝热动力学理论的构建（高桥）：有关量子系统过去获得的初始状态和时间演化状态保真度的速度极限理论（Phys. Rev. Research 2， 032016(R) ) 应用于经典主方程。我们还表明，任意时间演化状态之间的轨迹距离可以通过几何度量来抑制。然后我们考虑了退火协议中误差的时间依赖性及其上限。

项目成果

CISS効果により有限分子鎖両端で誘起される電子状態の解析

CISS 效应在有限分子链两端诱导的电子态分析

• 发表时间: 2023
• 作者: 加藤健晃; 内海裕洋; Amnon Aharony; Ora Entin
• 通讯作者: Ora Entin

ブラウニアン計算機の計算時間ゆらぎと熱力学的不確定性関係

布朗计算机的计算时间涨落与热力学不确定性关系

• 发表时间: 2022
• 作者: 内海裕洋

計算時間と発熱量との関係について：マスター方程式からのアプローチ

关于计算时间与发热量的关系：从主方程出发

• 发表时间: 2021
• 作者: 中嶋慧; 内海裕洋
• 通讯作者: 内海裕洋

Dynamical Lee-Yang zeros for continuous-time and discrete-time stochastic processes

连续时间和离散时间随机过程的动态 Lee-Yang 零点

• DOI: 10.1103/physreve.105.024133
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 2.4
• 作者: Hiroki Yoshida;Kazutaka Takahashi
• 通讯作者: Kazutaka Takahashi

Coexistence of parallel and series current paths in parallel-coupled double quantum dots in nonlinear transport regime

非线性传输体系中并联耦合双量子点中并联和串联电流路径的共存

• DOI: 10.35848/1882-0786/ac25c5
• 发表时间: 2021
• 影响因子: 2.3
• 作者: Tsuyoshi Hatano; Toshihiro Kubo; Shinichi Amaha; Yasuhiro Tokura;Seigo Tarucha
• 通讯作者: Seigo Tarucha