| 講演抄録／キーワード |
| 講演名 |
2023-12-17 14:45
量子フィードバック制御における情報熱力学の第二法則の普遍性
○皆川慎太朗（名大）・M. Hamed Mohammady（ブリュッセル自由大）・酒井健多・加藤晃太郎・ブシェーミ フランチェスコ（名大） |
| 抄録 |
（和） |
マクスウェルの悪魔は，フィードバック制御が熱力学第二法則を破るように見えるパラドックスである． マクスウェルの悪魔は現在，第二法則を超えて取り出せた仕事は，実際には測定と情報の消去に必要な仕事で相殺さ れるという「情報熱力学の第二法則」による解決が広く受け入れられている．しかし，先行研究の結果はフィードバッ ク制御や測定に対して仮定を課しており，普遍的に適用可能かは不明である．本研究では，一般的な測定とフィード バック制御からなる量子フィードバック制御・消去プロトコルを整備し，それに伴う仕事の解析を行った．そして，プ ロトコルが熱力学第二法則と全体的に矛盾しない範囲を正確に特徴づけ，その範囲では普遍的に情報熱力学の第二法 則が成り立つことを示した．そして我々の一般的な枠組みから，先行研究の結果をより少ない仮定で再現できること も見る．さらに、仕事の式に常に適用可能な情報尺度として Groenewold–Ozawa 情報利得を同定した。 |
| （英） |
Maxwell’s demon is a paradox in which feedback control appears to violate the second law of thermodynamics. Maxwell’s demon is now widely accepted to be resolved by the second law of information thermodynamics, which states that work extracted beyond the second law is offset by work required to measurement and information erasure. This result, however, imposes some assumptions on feedback control and measurement, and it is unclear whether they are universally applicable. In this study, we formulate quantum feedback control and erasure protocols consisting of a general measurement and feedback control and analyze the work associated with them. We then precisely characterize the region where the protocols satisfy the second law of thermodynamics, and show that the second law of information thermodynamics holds universally within that region. Our general framework reproduces the results of previous studies with fewer assumptions. Moreover, we identify that the information measure that is always applicable to the work formulas is the Groenewold–Ozawa information gain. |
| キーワード |
（和） |
情報熱力学 / 量子測定 / 熱力学第二法則 / / / / / |
| （英） |
Information thermodynamics / Quantum measurement / The second law of thermodynamics / / / / / |
| 文献情報 |
信学技報 |
| 資料番号 |
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| 発行日 |
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| ISSN |
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| PDFダウンロード |
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| 研究会情報 |
| 研究会 |
QIT |
| 開催期間 |
2023-12-17 - 2023-12-19 |
| 開催地（和） |
沖縄科学技術大学院大学 |
| 開催地（英） |
OIST |
| テーマ（和） |
量子情報，一般 |
| テーマ（英） |
Quantum Information |
| 講演論文情報の詳細 |
| 申込み研究会 |
QIT |
| 会議コード |
2023-12-QIT |
| 本文の言語 |
日本語 |
| タイトル（和） |
量子フィードバック制御における情報熱力学の第二法則の普遍性 |
| サブタイトル（和） |
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| タイトル（英） |
The universality of the second law of information thermodynamics in quantum feedback protocols |
| サブタイトル（英） |
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| キーワード(1)（和/英） |
情報熱力学 / Information thermodynamics |
| キーワード(2)（和/英） |
量子測定 / Quantum measurement |
| キーワード(3)（和/英） |
熱力学第二法則 / The second law of thermodynamics |
| キーワード(4)（和/英） |
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| キーワード(5)（和/英） |
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| キーワード(6)（和/英） |
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| キーワード(7)（和/英） |
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| キーワード(8)（和/英） |
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| 第1著者 氏名（和/英/ヨミ） |
皆川 慎太朗 / Shintaro Minagawa / ミナガワ シンタロウ |
| 第1著者 所属（和/英） |
名古屋大学 (略称： 名大)
Nagoya University (略称： Nagoya Univ.) |
| 第2著者 氏名（和/英/ヨミ） |
M. Hamed Mohammady / M. Hamed Mohammady / |
| 第2著者 所属（和/英） |
ブリュッセル自由大学 (略称： ブリュッセル自由大)
Universite Libre de Bruxelles (略称： ULB) |
| 第3著者 氏名（和/英/ヨミ） |
酒井 健多 / Kenta Sakai / サカイ ケンタ |
| 第3著者 所属（和/英） |
名古屋大学 (略称： 名大)
Nagoya University (略称： Nagoya Univ.) |
| 第4著者 氏名（和/英/ヨミ） |
加藤 晃太郎 / Kohtaro Kato / カトウ コウタロウ |
| 第4著者 所属（和/英） |
名古屋大学 (略称： 名大)
Nagoya University (略称： Nagoya Univ.) |
| 第5著者 氏名（和/英/ヨミ） |
ブシェーミ フランチェスコ / Francesco Buscemi / ブシェーミ フランチェスコ |
| 第5著者 所属（和/英） |
名古屋大学 (略称： 名大)
Nagoya University (略称： Nagoya Univ.) |
| 第6著者 氏名（和/英/ヨミ） |
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| 第6著者 所属（和/英） |
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| 第34著者 氏名（和/英/ヨミ） |
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| 第35著者 氏名（和/英/ヨミ） |
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| 第36著者 氏名（和/英/ヨミ） |
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| 講演者 |
第1著者 |
| 発表日時 |
2023-12-17 14:45:00 |
| 発表時間 |
15分 |
| 申込先研究会 |
QIT |
| 資料番号 |
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| 巻番号（vol） |
vol. |
| 号番号（no） |
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| ページ範囲 |
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| 発行日 |
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