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Interferometry of quantum correlation functions to access quasiprobability distribution of work

Hernández-Gómez, Santiago und Isogawa, Takuya und Belenchia, Alessio und Levy, Amikam und Fabbri, Nicole und Gherardini, Stefano und Cappellaro, Paola (2024) Interferometry of quantum correlation functions to access quasiprobability distribution of work. npj Quantum Information, 10, Seite 115. Springer Nature. doi: 10.1038/s41534-024-00913-x. ISSN 2056-6387.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
1MB

Offizielle URL: https://doi.org/10.1038/s41534-024-00913-x

Kurzfassung

The Kirkwood-Dirac quasiprobability distribution, intimately connected with the quantum correlation function of two observables measured at distinct times, is becoming increasingly relevant for fundamental physics and quantum technologies. This quasiprobability distribution can take non-positive values, and its experimental reconstruction becomes challenging when expectation values of incompatible observables are involved. Here, we use an interferometric scheme aided by an auxiliary system to reconstruct the Kirkwood-Dirac quasiprobability distribution. We experimentally demonstrate this scheme in an electron-nuclear spin system associated with a nitrogen-vacancy center in diamond. By measuring the characteristic function, we reconstruct the quasiprobability distribution of work and analyze the behavior of its first and second moments. Our results clarify the physical meaning of the work quasiprobability distribution in the context of quantum thermodynamics. Finally, we study the uncertainty of measuring the Hamiltonian of the system at two times, via the Robertson-Schrödinger uncertainty relation, for different initial states.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/209677/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Interferometry of quantum correlation functions to access quasiprobability distribution of work
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Hernández-Gómez, SantiagoMassachusetts Institute of TechnologyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Isogawa, TakuyaMassachusetts Institute of TechnologyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Belenchia, Alessioalessio.belenchia (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0347-6763NICHT SPEZIFIZIERT
Levy, AmikamBar-Ilan UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fabbri, NicoleIstituto Nazionale di Ottica del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-INO)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gherardini, StefanoIstituto Nazionale di Ottica del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-INO)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cappellaro, PaolaMassachusetts Institute of TechnologyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2024
Erschienen in:npj Quantum Information
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:10
DOI:10.1038/s41534-024-00913-x
Seitenbereich:Seite 115
Verlag:Springer Nature
ISSN:2056-6387
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Quantum thermodynamics, quantum information, quasiprobability
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:keine Zuordnung
DLR - Forschungsgebiet:keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):keine Zuordnung
Standort: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für Quantentechnologien > Quanteninformation und -Kommunikation
Hinterlegt von: Belenchia, Alessio
Hinterlegt am:23 Dez 2024 11:41
Letzte Änderung:23 Dez 2024 11:41

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