Μηχανές πόρων

Μηχανές πόρων

Χρονική σήμανση: 10 Ιανουαρίου 2024 8:23 π.μ.
Κόμβος πηγής: 3059485

Hanna Wojewódka-Ściążko1,2, Zbigniew Puchała2, και τον Kamil Korzekwa3

1Ινστιτούτο Μαθηματικών, Πανεπιστήμιο της Σιλεσίας στο Κατοβίτσε, Bankowa 14, 40-007 Κατοβίτσε, Πολωνία
2Ινστιτούτο Θεωρητικής και Εφαρμοσμένης Πληροφορικής, Πολωνική Ακαδημία Επιστημών, Bałtycka 5, 44-100 Gliwice, Πολωνία
3Σχολή Φυσικής, Αστρονομίας και Εφαρμοσμένης Επιστήμης Υπολογιστών, Πανεπιστήμιο Jagiellonian, 30-348 Κρακοβία, Πολωνία

Βρείτε αυτό το άρθρο ενδιαφέρουσα ή θέλετε να συζητήσετε; Scite ή αφήστε ένα σχόλιο για το SciRate.

Περίληψη

Σε αυτό το άρθρο στοχεύουμε να προωθήσουμε την αναλογία μεταξύ της θερμοδυναμικής και των θεωριών κβαντικών πόρων ένα βήμα παραπέρα. Οι προηγούμενες εμπνεύσεις βασίζονταν κυρίως σε θερμοδυναμικές εκτιμήσεις σχετικά με σενάρια με ένα μόνο λουτρό θερμότητας, παραμελώντας ένα σημαντικό μέρος της θερμοδυναμικής που μελετά τις θερμικές μηχανές που λειτουργούν μεταξύ δύο λουτρών σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Εδώ, διερευνούμε την απόδοση των μηχανών πόρων, οι οποίοι αντικαθιστούν την πρόσβαση σε δύο λουτρά θερμότητας σε διαφορετικές θερμοκρασίες με δύο αυθαίρετους περιορισμούς στους μετασχηματισμούς κατάστασης. Η ιδέα είναι να μιμηθεί τη δράση μιας δίχρονης θερμικής μηχανής, όπου το σύστημα αποστέλλεται σε δύο πράκτορες (Alice και Bob) με τη σειρά, και μπορούν να το μεταμορφώσουν χρησιμοποιώντας τα περιορισμένα σύνολα ελεύθερων λειτουργιών τους. Θέτουμε και αντιμετωπίζουμε πολλά ερωτήματα, συμπεριλαμβανομένου του εάν ένας κινητήρας πόρων μπορεί να δημιουργήσει ένα πλήρες σύνολο κβαντικών λειτουργιών ή όλους τους πιθανούς μετασχηματισμούς κατάστασης, και πόσες διαδρομές χρειάζονται για αυτό. Εξηγούμε επίσης πώς η εικόνα της μηχανής πόρων παρέχει έναν φυσικό τρόπο για τη σύντηξη δύο ή περισσότερων θεωριών πόρων και συζητάμε λεπτομερώς τη σύντηξη δύο θεωριών πόρων της θερμοδυναμικής με δύο διαφορετικές θερμοκρασίες και δύο θεωριών πόρων συνοχής σε σχέση με δύο διαφορετικές βάσεις .

► Δεδομένα BibTeX

► Αναφορές

[1] Paul CW Davies. «Θερμοδυναμική των μαύρων οπών». Rep. Prog. Phys. 41, 1313 (1978).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0034-4885/​41/​8/​004

[2] Daniel M Zuckerman. «Στατιστική φυσική των βιομορίων: μια εισαγωγή». Τύπος CRC. (2010).
https: / / doi.org/ 10.1201 / b18849

[3] Evgenii Mikhailovich Lifshitz και Lev Petrovich Pitaevskii. «Στατιστική φυσική: Θεωρία της συμπυκνωμένης κατάστασης». Τόμος 9. Elsevier. (1980).
https://doi.org/​10.1016/​C2009-0-24308-X

[4] Τσαρλς Χ Μπένετ. "Η θερμοδυναμική του υπολογισμού - μια ανασκόπηση". Int. J. Theor. Phys. 21, 905-940 (1982).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02084158

[5] Ρόμπιν Τζάιλς. «Μαθηματικά θεμέλια της θερμοδυναμικής». Press Pergamon. (1964).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​C2013-0-05320-0

[6] Eric Chitambar και Gilad Gour. «Θεωρίες κβαντικών πόρων». Rev. Mod. Phys. 91, 025001 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.91.025001

[7] Ryszard Horodecki, Paweł Horodecki, Michał Horodecki και Karol Horodecki. «Κβαντική εμπλοκή». Rev. Mod. Phys. 81, 865–942 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.81.865

[8] T. Baumgratz, M. Cramer, and M. B. Plenio. «Ποσοτικοποίηση της συνοχής». Phys. Αναθ. Lett. 113, 140401 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.140401

[9] Ι. Μαρβιάν. «Συμμετρία, ασυμμετρία και κβαντικές πληροφορίες». Διδακτορική διατριβή. Πανεπιστήμιο του Βατερλώ. (2012). url: https://uwspace.uwaterloo.ca/​handle/​10012/​7088.
https://uwspace.uwaterloo.ca/ handle/10012/7088

[10] Victor Veitch, SA Hamed Mousavian, Daniel Gottesman και Joseph Emerson. «Η θεωρία πόρων του κβαντικού υπολογισμού σταθεροποιητών». New J. Phys. 16, 013009 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​16/​1/​013009

[11] Charles H Bennett, Herbert J Bernstein, Sandu Popescu και Benjamin Schumacher. «Συγκέντρωση μερικής εμπλοκής από τοπικές επιχειρήσεις». Phys. Rev. A 53, 2046 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.53.2046

[12] SJ van Enk. «Ποσοτικοποίηση του πόρου κοινής χρήσης ενός πλαισίου αναφοράς». Phys. Αναθ. Α 71, 032339 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.032339

[13] Eric Chitambar και Min-Hsiu Hsieh. «Σχετικά με τις θεωρίες πόρων της εμπλοκής και της κβαντικής συνοχής». Phys. Αναθ. Lett. 117, 020402 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.117.020402

[14] Daniel Jonathan και Martin B Plenio. «Τοπική χειραγώγηση καθαρών κβαντικών καταστάσεων υποβοηθούμενη από τη διαπλοκή». Phys. Αναθ. Lett. 83, 3566 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.3566

[15] Kaifeng Bu, Uttam Singh και Junde Wu. «Μετασχηματισμοί καταλυτικής συνοχής». Phys. Α' 93, 042326 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.93.042326

[16] Michał Horodecki, Jonathan Oppenheim και Ryszard Horodecki. «Είναι οι νόμοι της θεωρίας εμπλοκής θερμοδυναμικοί;». Phys. Αναθ. Lett. 89, 240403 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.89.240403

[17] Tomáš Gonda και Robert W Spekkens. «Μονότονες σε γενικές θεωρίες πόρων». Compositionality 5 (2023).
https: / / doi.org/ 10.32408 / σύνθεση-5-7

[18] Fernando GSL Brandao και Martin B Plenio. «Θεωρία εμπλοκής και ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής». Nat. Phys. 4, 873–877 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys1100

[19] Wataru Kumagai και Masahito Hayashi. «Η συγκέντρωση της διαπλοκής είναι μη αναστρέψιμη». Phys. Αναθ. Lett. 111, 130407 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.130407

[20] Kamil Korzekwa, Christopher T Chubb και Marco Tomamichel. «Αποφυγή μη αναστρεψιμότητας: Μηχανικές συντονισμένες μετατροπές κβαντικών πόρων». Phys. Αναθ. Lett. 122, 110403 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.110403

[21] Ludovico Lami και Bartosz Regula. «Κανένας δεύτερος νόμος χειραγώγησης της διαπλοκής τελικά». Nat. Phys. 19, 184–189 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41567-022-01873-9

[22] Nelly Huei Ying Ng, Mischa Prebin Woods και Stephanie Wehner. «Υπέρβαση της αποτελεσματικότητας Carnot εξάγοντας ατελές έργο». New J. Phys. 19, 113005 (2017).
https://doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aa8ced

[23] Hiroyasu Tajima και Masahito Hayashi. «Επίδραση πεπερασμένου μεγέθους στη βέλτιστη απόδοση των θερμικών κινητήρων». Phys. Ε 96, 012128 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.96.012128

[24] Mohit Lal Bera, Maciej Lewenstein και Manabendra Nath Bera. «Επίτευξη απόδοσης Carnot με θερμικές μηχανές κβαντικής και νανοκλίμακας». Npj Quantum Inf. 7 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-021-00366-6

[25] Friedemann Tonner και Günter Mahler. «Αυτόνομες κβαντικές θερμοδυναμικές μηχανές». Phys. Ε 72, 066118 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.72.066118

[26] Μαρκ Τ Μίτσισον. «Μηχανές κβαντικής θερμικής απορρόφησης: Ψυγεία, κινητήρες και ρολόγια». περιφρόνηση. Phys. 60, 164–187 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00107514.2019.1631555

[27] M. Lostaglio, D. Jennings, and T. Rudolph. «Η περιγραφή της κβαντικής συνοχής στις θερμοδυναμικές διεργασίες απαιτεί περιορισμούς πέρα ​​από την ελεύθερη ενέργεια». Nat. Commun. 6, 6383 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms7383

[28] M. Horodecki και J. Oppenheim. «Θεμελιώδεις περιορισμοί για τη θερμοδυναμική κβαντικής και νανοκλίμακας». Nat. Commun. 4, 2059 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms3059

[29] D. Janzing, P. Wocjan, R. Zeier, R. Geiss και Th. Beth. «Θερμοδυναμικό κόστος αξιοπιστίας και χαμηλές θερμοκρασίες: αυστηροποίηση της αρχής του Landauer και ο δεύτερος νόμος». Int. J. Theor. Phys. 39, 2717–2753 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1023 / Α: 1026422630734

[30] E. Ruch, R. Schranner, and T.H. Ο Σέλιγκμαν. «Γενίκευση ενός θεωρήματος από τους Hardy, Littlewood και Pólya». J. Math. Πρωκτικός. Appl. 76, 222-229 (1980).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0022-247X(80)90075-X

[31] Ο Matteo Lostaglio, ο David Jennings και ο Terry Rudolph. «Θερμοδυναμικές θεωρίες πόρων, αρχές μη-ανταλλαγής και μέγιστης εντροπίας». New J. Phys. 19, 043008 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aa617f

[32] Ο Matteo Lostaglio, ο Álvaro M Alhambra και ο Christopher Perry. «Στοιχειώδεις θερμικές λειτουργίες». Quantum 2, 52 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2018-02-08-52

[33] J. Åberg. «Quantifying superposition» (2006). arXiv:quant-ph/​0612146.
arXiv: quant-ph / 0612146

[34] Alexander Streltsov, Gerardo Adesso και Martin B Plenio. «Colloquium: Η κβαντική συνοχή ως πόρος». Rev. Mod. Phys. 89, 041003 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.89.041003

[35] Viswanath Ramakrishna, Kathryn L. Flores, Herschel Rabitz και Raimund J. Ober. «Κβαντικός έλεγχος με αποσυνθέσεις του SU(2)». Phys. Αναθ. Α 62, 053409 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.62.053409

[36] Σεθ Λόιντ. «Σχεδόν κάθε κβαντική λογική πύλη είναι καθολική». Phys. Αναθ. Lett. 75, 346 (1995).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.75.346

[37] Νικ Γουίβερ. «Σχετικά με την καθολικότητα σχεδόν κάθε κβαντικής λογικής πύλης». J. Math. Phys. 41, 240–243 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.533131

[38] F. Lowenthal. «Ομοιόμορφη πεπερασμένη παραγωγή της ομάδας περιστροφής». Rocky Mt. J. Math. 1, 575-586 (1971).
https:/​/​doi.org/​10.1216/​RMJ-1971-1-4-575

[39] F. Lowenthal. «Ομοιόμορφη πεπερασμένη γενιά SU(2) και SL(2, R)». Καναδάς. J. Math. 24, 713-727 (1972).
https://doi.org/​10.4153/​CJM-1972-067-x

[40] Μ. Χαμάντα. «Ο ελάχιστος αριθμός περιστροφών γύρω από δύο άξονες για την κατασκευή μιας αυθαίρετα σταθερής περιστροφής». R. Soc. Open Sci. 1 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rsos.140145

[41] K. Korzekwa, D. Jennings, and T. Rudolph. «Λειτουργικοί περιορισμοί στις εξαρτώμενες από το κράτος διατυπώσεις σχέσεων ανταλλαγής κβαντικών σφαλμάτων-διαταραχών». Phys. Αναθ. Α 89, 052108 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.052108

[42] Martin Idel και Michael M. Wolf. "Κανονική μορφή Sinkhorn για ενιαίους πίνακες". Γραμμική Άλγεβρα Εφαρμ. 471, 76–84 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.laa.2014.12.031

[43] Z. Puchała, Ł. Rudnicki, K. Chabuda, M. Paraniak και K. Życzkowski. «Σχέσεις βεβαιότητας, αμοιβαία εμπλοκή και μη μετατοπίσιμες πολλαπλότητες». Phys. Α' 92, 032109 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.92.032109

[44] Ζ.Ι. Borevich και S.L. Krupetskij. «Υποομάδες της ενιαίας ομάδας που περιέχουν την ομάδα των διαγώνιων πινάκων». J. Sov. Μαθηματικά. 17, 1718–1730 (1981).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF01465451

[45] M. Schmid, R. Steinwandt, J. Müller-Quade, M. Rötteler, and T. Beth. «Αποσύνθεση μιας μήτρας σε κυκλικούς και διαγώνιους παράγοντες». Γραμμική Άλγεβρα Εφαρμ. 306, 131–143 (2000).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0024-3795(99)00250-5

[46] O. Häggström. «Πεπερασμένες αλυσίδες Markov και αλγοριθμικές εφαρμογές». London Mathematical Society Student Texts. Cambridge University Press. (2002).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511613586

[47] Víctor López Pastor, Jeff Lundeen και Florian Marquardt. «Αυθαίρετη εξέλιξη οπτικών κυμάτων με μετασχηματισμούς Fourier και μάσκες φάσης». Επιλέγω. Express 29, 38441–38450 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1364 / OE.432787

[48] Marko Huhtanen και Allan Perämäki. «Παραγωγή παραγόντων πινάκων στο γινόμενο κυκλικών και διαγώνιων πινάκων». J. Fourier Anal. Appl. 21, 1018–1033 (2015).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00041-015-9395-0

[49] Carlo Sparaciari, Lídia Del Rio, Carlo Maria Scandolo, Philippe Faist και Jonathan Oppenheim. «Ο πρώτος νόμος των γενικών θεωριών κβαντικών πόρων». Quantum 4, 259 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-04-30-259

[50] Ryuji Takagi και Bartosz Regula. «Γενικές θεωρίες πόρων στην κβαντική μηχανική και πέρα ​​από αυτήν: Λειτουργικός χαρακτηρισμός μέσω εργασιών διάκρισης». Phys. Απ. Χ 9, 031053 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.9.031053

[51] Ο Roy Araiza, ο Yidong Chen, ο Marius Junge και ο Peixue Wu. «Συμπλοκότητα κβαντικών καναλιών που εξαρτάται από πόρους» (2023). arXiv:2303.11304.
arXiv: 2303.11304

[52] Luciano Pereira, Alejandro Rojas, Gustavo Cañas, Gustavo Lima, Aldo Delgado και Adán Cabello. «Συμβολόμετρα πολλαπλών θυρών ελάχιστου οπτικού βάθους για την προσέγγιση οποιουδήποτε ενιαίου μετασχηματισμού και οποιασδήποτε καθαρής κατάστασης» (2020). arXiv:2002.01371.
arXiv: 2002.01371

[53] Bryan Eastin και Emanuel Knill. «Περιορισμοί στα εγκάρσια κωδικοποιημένα σύνολα κβαντικών πυλών». Phys. Αναθ. Lett. 102, 110502 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.110502

[54] Jonas T Anderson, Guillaume Duclos-Cianci και David Poulin. «Μετατροπή ανεκτική σε σφάλματα μεταξύ των κβαντικών κωδίκων Steane και Reed-Muller». Phys. Αναθ. Lett. 113, 080501 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.080501

[55] Tomas Jochym-O’Connor και Raymond Laflamme. «Χρησιμοποιώντας συνδυασμένους κβαντικούς κώδικες για κβαντικές πύλες γενικής ανοχής σε σφάλματα». Phys. Αναθ. Lett. 112, 010505 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.112.010505

[56] Antonio Acín, J Ignacio Cirac και Maciej Lewenstein. «Διήθηση εμπλοκής σε κβαντικά δίκτυα». Nat. Phys. 3, 256–259 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys549

[57] H Jeff Kimble. «Το κβαντικό διαδίκτυο». Nature 453, 1023–1030 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature07127

[58] Sébastien Perseguers, GJ Lapeyre, D Cavalcanti, M Lewenstein και A Acín. «Κατανομή εμπλοκής σε κβαντικά δίκτυα μεγάλης κλίμακας». Rep. Prog. Phys. 76, 096001 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0034-4885/​76/​9/​096001

[59] C.-H. Cho. "Ολομορφικοί δίσκοι, δομές περιστροφής και συνομοολογία Floer του Clifford torus". Int. Μαθηματικά. Res. Notices 2004, 1803–1843 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1155 / S1073792804132716

[60] S.A. Marcon. «Αλυσίδες Markov: Μια θεωρητική προσέγγιση γραφημάτων». μεταπτυχιακή εργασία. Πανεπιστήμιο του Γιοχάνεσμπουργκ. (2012). url: https://ujcontent.uj.ac.za/​esploro/​outputs/​999849107691.
https://ujcontent.uj.ac.za/​esploro/​outputs/​999849107691

Αναφέρεται από

[1] Kohdai Kuroiwa, Ryuji Takagi, Gerardo Adesso και Hayata Yamasaki, «Μετρήσεις πόρων ανθεκτικότητας και βάρους χωρίς περιορισμό κυρτότητας: μάρτυρας πολλαπλών αντιγράφων και λειτουργικό πλεονέκτημα σε θεωρίες στατικών και δυναμικών κβαντικών πόρων», arXiv: 2310.09321, (2023).

[2] Kohdai Kuroiwa, Ryuji Takagi, Gerardo Adesso και Hayata Yamasaki, «Κάθε κβαντικό βοηθά: Λειτουργικό πλεονέκτημα των κβαντικών πόρων πέρα ​​από την κυρτότητα». arXiv: 2310.09154, (2023).

[3] Gökhan Torun, Onur Pusuluk και Özgür E. Müstecaplıoğlu, «A Compendious Review of Majorization-Based Resource Theories: Quantum Information and Quantum Thermodynamics». arXiv: 2306.11513, (2023).

Οι παραπάνω αναφορές είναι από SAO / NASA ADS (τελευταία ενημέρωση επιτυχώς 2024-01-13 02:14:15). Η λίστα μπορεί να είναι ελλιπής, καθώς δεν παρέχουν όλοι οι εκδότες τα κατάλληλα και πλήρη στοιχεία αναφοράς.

On Η υπηρεσία παραπομπής του Crossref δεν βρέθηκαν δεδομένα σχετικά με την αναφορά έργων (τελευταία προσπάθεια 2024-01-13 02:14:14).

Αυτό το Βιβλίο δημοσιεύεται στο Quantum στο πλαίσιο του Creative Commons Attribution 4.0 Διεθνής (CC BY 4.0) άδεια. Τα πνευματικά δικαιώματα παραμένουν στους κατόχους των πρωτότυπων δικαιωμάτων πνευματικής ιδιοκτησίας όπως οι δημιουργοί ή τα ιδρύματά τους

Σφραγίδα ώρας:

Περισσότερα από Quantum Journal