The study of feedback control inspired by Maxwell's demon is central to the understanding of the relationship between thermodynamics and information. In this paper, we establish fundamental lower limits on the work costs of system conversion with quantum feedback, where quantum side information acquired in advance can be fed back to the system coherently by a controller. From two basic operational principles that every physically admissible feedback-control scheme should satisfy, we derive the tightest possible bounds on the single-shot work of formation and extractable work of an arbitrary quantum system given arbitrary quantum side information held by the controller. These bounds are expressed in terms of information measures simultaneously generalizing conditional entropies, relative entropies, and mutual informations. In the asymptotic limit, we derive a generalized second law of thermodynamics with quantum feedback, featuring a conditional Helmholtz free energy, and we further show that it does not contradict the traditional second law. Our findings also provide precise thermodynamic meanings for the negativity of single-shot conditional entropies and resolve an open problem in the axiomatic reconstruction of such conditional entropies.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

【伯克利马毅老师】强化学习与最优控制综述
专知会员服务
79+阅读 · 2022年4月26日
【AAAI2022】受限评委下双执行者的高效连续控制
专知会员服务
17+阅读 · 2021年12月22日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
论文浅尝 | Improved Neural Relation Detection for KBQA
开放知识图谱
13+阅读 · 2018年1月21日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
10+阅读 · 2022年2月25日
VIP会员
最新内容
驱动军事决策变革的顶尖人工智能指挥系统
专知会员服务
7+阅读 · 8月11日
非对称防御中的自组织临界性:俄乌战争
专知会员服务
10+阅读 · 8月10日
《战争中的大语言模型监管》
专知会员服务
14+阅读 · 8月10日
《边缘计算关键技术分析及美军作战实践应用》
边缘计算的军事应用
专知会员服务
12+阅读 · 8月9日
一种考虑资源机动性的武器目标分配混合算法
专知会员服务
13+阅读 · 8月8日
相关VIP内容
【伯克利马毅老师】强化学习与最优控制综述
专知会员服务
79+阅读 · 2022年4月26日
【AAAI2022】受限评委下双执行者的高效连续控制
专知会员服务
17+阅读 · 2021年12月22日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员