Experimental Heat-Bath Cooling of Spins
Notice bibliographique
Résumé
Algorithmic cooling (AC) is a method to purify quantum systems, such as ensembles of nuclear spins, or cold atoms in an optical lattice. When applied to spins, AC produces ensembles of highly polarized spins, which enhance the signal strength in nuclear magnetic resonance (NMR). According to this cooling approach, spin-half nuclei in a constant magnetic field are considered as bits, or more precisely, quantum bits, in a known probability distribution. Algorithmic steps on these bits are then translated into specially designed NMR pulse sequences using common NMR quantum computation tools. The $algorithmic$ cooling of spins is achieved by alternately combining reversible, entropy-preserving manipulations (borrowed from data compression algorithms) with $selective$ $reset$, the transfer of entropy from selected spins to the environment. In theory, applying algorithmic cooling to sufficiently large spin systems may produce polarizations far beyond the limits due to conservation of Shannon entropy. Here, only selective reset steps are performed, hence we prefer to call this process "heat-bath" cooling, rather than algorithmic cooling. We experimentally implement here two consecutive steps of selective reset that transfer entropy from two selected spins to the environment. We performed such cooling experiments with commercially-available labeled molecules, on standard liquid-state NMR spectrometers. Our experiments yielded polarizations that $bypass$ $Shannon's$ $entropy$-$conservation$ $bound$, so that the entire spin-system was cooled. This paper was initially submitted in 2005, first to Science and then to PNAS, and includes additional results from subsequent years (e.g. for resubmission in 2007). The Postscriptum includes more details.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,012 | 0,002 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».