Resurssimoottorit

Resurssimoottorit

Aikaleima: 10. tammikuuta 2024 8
Lähdesolmu: 3059485

Hanna Wojewódka-Ściążko1,2, Zbigniew Puchała2ja Kamil Korzekwa3

1Matematiikan instituutti, Sleesian yliopisto, Katowice, Bankowa 14, 40-007 Katowice, Puola
2Teoreettisen ja soveltavan tietotekniikan instituutti, Puolan tiedeakatemia, Bałtycka 5, 44-100 Gliwice, Puola
3Fysiikan, tähtitieteen ja soveltavan tietojenkäsittelytieteen tiedekunta, Jagiellonian yliopisto, 30-348 Krakova, Puola

Onko tämä artikkeli mielenkiintoinen vai haluatko keskustella? Scite tai jätä kommentti SciRate.

Abstrakti

Tässä artikkelissa pyrimme viemään termodynamiikan ja kvanttiresurssiteorioiden välistä analogiaa askeleen pidemmälle. Aiemmat inspiraatiot perustuivat pääasiassa termodynaamisiin pohdintoihin yhden lämpökylvyn skenaarioista, jättäen huomioimatta tärkeän osan termodynamiikasta, joka tutkii lämpömoottoreita, jotka toimivat kahden kylvyn välillä eri lämpötiloissa. Tässä tutkimme resurssimoottoreiden suorituskykyä, jotka korvaavat pääsyn kahteen lämpökylpyyn eri lämpötiloissa kahdella mielivaltaisella tilamuunnosrajoituksella. Ajatuksena on jäljitellä kaksitahtisen lämpömoottorin toimintaa, jossa järjestelmä lähetetään kahdelle agentille (Alice ja Bob) vuorotellen, ja he voivat muuttaa sen käyttämällä rajoitettuja vapaita operaatioita. Esitämme ja käsittelemme useita kysymyksiä, mukaan lukien voiko resurssimoottori tuottaa täydellisen joukon kvanttioperaatioita tai kaikkia mahdollisia tilamuunnoksia ja kuinka monta iskua siihen tarvitaan. Selitämme myös, kuinka resurssimoottorin kuva tarjoaa luonnollisen tavan yhdistää kaksi tai useampia resurssiteoriaa, ja käsittelemme yksityiskohtaisesti kahden termodynamiikan resurssiteorian fuusiota kahdella eri lämpötilalla ja kahden resurssiteorian koherenssista suhteessa kahteen eri perustaan. .

► BibTeX-tiedot

► Viitteet

[1] Paul CW Davies. "Mustien aukkojen termodynamiikka". Tasavalta Prog. Phys. 41, 1313 (1978).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0034-4885/​41/​8/​004

[2] Daniel M Zuckerman. "Biomolekyylien tilastollinen fysiikka: johdanto". CRC Press. (2010).
https: / / doi.org/ 10.1201 / b18849

[3] Jevgeni Mihailovich Lifshitz ja Lev Petrovitš Pitaevski. "Tilastollinen fysiikka: tiivistyneen tilan teoria". Osa 9. Elsevier. (1980).
https://​/​doi.org/​10.1016/​C2009-0-24308-X

[4] Charles H Bennett. "Laskennan termodynamiikka - katsaus". Int. J. Theor. Phys. 21, 905-940 (1982).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02084158

[5] Robin Giles. "Termodynamiikan matemaattiset perusteet". Pergamon Press. (1964).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​C2013-0-05320-0

[6] Eric Chitambar ja Gilad Gour. "Kvanttiresurssiteoriat". Rev. Mod. Phys. 91, 025001 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.91.025001

[7] Ryszard Horodecki, Paweł Horodecki, Michał Horodecki ja Karol Horodecki. "Kvanttikietoutuminen". Rev. Mod. Phys. 81, 865–942 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.81.865

[8] T. Baumgratz, M. Cramer ja MB Plenio. "Johdonmukaisuuden kvantifiointi". Phys. Rev. Lett. 113, 140401 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.140401

[9] I. Marvian. "Symmetria, epäsymmetria ja kvanttiinformaatio". Tohtorin väitöskirja. Waterloon yliopisto. (2012). URL-osoite: https://​/​uwspace.uwaterloo.ca/​handle/​10012/​7088.
https://uwspace.uwaterloo.ca/ handle/10012/7088

[10] Victor Veitch, SA Hamed Mousavian, Daniel Gottesman ja Joseph Emerson. "Stabilisaattorikvanttilaskennan resurssiteoria". Uusi J. Phys. 16, 013009 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​16/​1/​013009

[11] Charles H Bennett, Herbert J Bernstein, Sandu Popescu ja Benjamin Schumacher. "Osittaisen sotkeutumisen keskittäminen paikallisten toimintojen kautta". Phys. Rev. A 53, 2046 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.53.2046

[12] SJ van Enk. "Viitekehyksen jakamisen resurssien kvantifiointi". Phys. Rev. A 71, 032339 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.032339

[13] Eric Chitambar ja Min-Hsiu Hsieh. "Ketkeytymisen ja kvanttikoherenssin resurssiteorioiden yhdistäminen". Phys. Rev. Lett. 117, 020402 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.117.020402

[14] Daniel Jonathan ja Martin B Plenio. "Puhtaiden kvanttitilojen sotkeutumisavusteinen paikallinen manipulointi". Phys. Rev. Lett. 83, 3566 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.3566

[15] Kaifeng Bu, Uttam Singh ja Junde Wu. "Katalyyttiset koherenssimuunnokset". Phys. Rev. A 93, 042326 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.93.042326

[16] Michał Horodecki, Jonathan Oppenheim ja Ryszard Horodecki. "Ovatko kietoutumisteorian lait termodynaamisia?". Phys. Rev. Lett. 89, 240403 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.89.240403

[17] Tomáš Gonda ja Robert W Spekkens. "Monotonit yleisissä resurssiteorioissa". Koostumus 5 (2023).
https: / / doi.org/ 10.32408 / sävellys-5-7

[18] Fernando GSL Brandao ja Martin B Plenio. "Ketkeytymisteoria ja termodynamiikan toinen pääsääntö". Nat. Phys. 4, 873–877 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys1100

[19] Wataru Kumagai ja Masahito Hayashi. "Ketkeytymisen keskittyminen on peruuttamatonta". Phys. Rev. Lett. 111, 130407 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.130407

[20] Kamil Korzekwa, Christopher T Chubb ja Marco Tomamichel. "Peruuttamattomuuden välttäminen: Kvanttiresurssien resonanssimuunnosten suunnittelu". Phys. Rev. Lett. 122, 110403 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.110403

[21] Ludovico Lami ja Bartosz Regula. "Ei toista sotkeutumismanipulaatiolakia loppujen lopuksi". Nat. Phys. 19, 184–189 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41567-022-01873-9

[22] Nelly Huei Ying Ng, Mischa Prebin Woods ja Stephanie Wehner. "Carnotin tehokkuuden ylittäminen poistamalla epätäydellistä työtä". Uusi J. Phys. 19, 113005 (2017).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aa8ced

[23] Hiroyasu Tajima ja Masahito Hayashi. "Rajallisen koon vaikutus lämpökoneiden optimaaliseen hyötysuhteeseen". Phys. Rev. E 96, 012128 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.96.012128

[24] Mohit Lal Bera, Maciej Lewenstein ja Manabendra Nath Bera. "Carnot-tehokkuuden saavuttaminen kvantti- ja nanomittakaavan lämpömoottoreilla". Npj Quantum Inf. 7 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-021-00366-6

[25] Friedemann Tonner ja Günter Mahler. "Autonomiset kvanttitermodynaamiset koneet". Phys. Rev. E 72, 066118 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.72.066118

[26] Mark T Mitchison. "Kvanttilämpöabsorptiokoneet: jääkaapit, moottorit ja kellot". Contemp. Phys. 60, 164–187 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1080 / +00107514.2019.1631555

[27] M. Lostaglio, D. Jennings ja T. Rudolph. "Kvanttikoherenssin kuvaaminen termodynaamisissa prosesseissa vaatii rajoituksia vapaan energian lisäksi". Nat. Commun. 6, 6383 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms7383

[28] M. Horodecki ja J. Oppenheim. "Kvantti- ja nanomittakaavan termodynamiikan perusrajoitukset". Nat. Commun. 4, 2059 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms3059

[29] D. Janzing, P. Wocjan, R. Zeier, R. Geiss ja Th. Beth. "Luotettavuuden ja alhaisten lämpötilojen termodynaamiset kustannukset: Landauerin periaatteen ja toisen lain kiristäminen". Int. J. Theor. Phys. 39, 2717-2753 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1023 / A: 1026422630734

[30] E. Ruch, R. Schranner ja TH Seligman. "Hardyn, Littlewoodin ja Pólyan lauseen yleistäminen". J. Math. Anaali. Appl. 76, 222-229 (1980).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0022-247X(80)90075-X

[31] Matteo Lostaglio, David Jennings ja Terry Rudolph. "Termodynaamiset resurssiteoriat, ei-kommutatiivisuus ja maksimientropian periaatteet". Uusi J. Phys. 19, 043008 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aa617f

[32] Matteo Lostaglio, Álvaro M Alhambra ja Christopher Perry. "Alkeiset lämpöoperaatiot". Quantum 2, 52 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2018-02-08-52

[33] J. Åberg. "Superposition kvantifiointi" (2006). arXiv:quant-ph/​0612146.
arXiv: kvant-ph / 0612146

[34] Alexander Streltsov, Gerardo Adesso ja Martin B Plenio. "Kollokviumi: Kvanttikoherenssi resurssina". Rev. Mod. Phys. 89, 041003 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.89.041003

[35] Viswanath Ramakrishna, Kathryn L. Flores, Herschel Rabitz ja Raimund J. Ober. "Kvanttiohjaus SU(2)-hajotuksilla". Phys. Rev. A 62, 053409 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.62.053409

[36] Seth Lloyd. "Melkein mikä tahansa kvanttilogiikkaportti on universaali". Phys. Rev. Lett. 75, 346 (1995).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.75.346

[37] Nik Weaver. "Melkein jokaisen kvanttilogiikan portin universaalisuudesta". J. Math. Phys. 41, 240–243 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1063 / +1.533131

[38] F. Lowenthal. "Kiertoryhmän yhtenäinen äärellinen sukupolvi". Rocky Mt. J. Math. 1, 575-586 (1971).
https:/​/​doi.org/​10.1216/​RMJ-1971-1-4-575

[39] F. Lowenthal. "SU(2) ja SL(2, R) yhtenäinen äärellinen sukupolvi". Kanada. J. Math. 24, 713-727 (1972).
https://​/​doi.org/​10.4153/​CJM-1972-067-x

[40] M. Hamada. "Minimaalinen kierrosluku kahden akselin ympäri mielivaltaisen kiinteän kierron rakentamiseksi". R. Soc. Avaa Sci. 1 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rsos.140145

[41] K. Korzekwa, D. Jennings ja T. Rudolph. "Kvanttivirhe-häiriö-korjaussuhteiden tilariippuvaisten formulaatioiden toiminnalliset rajoitteet". Phys. Rev. A 89, 052108 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.052108

[42] Martin Idel ja Michael M. Wolf. "Sinkhornin normaalimuoto unitaarisille matriiseille". Lineaarinen Algebra Appl. 471, 76–84 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.laa.2014.12.031

[43] Z. Puchała, Ł. Rudnicki, K. Chabuda, M. Paraniak ja K. Życzkowski. "Varmuussuhteet, keskinäinen sotkeutuminen ja syrjäyttämättömät monikanavat". Phys. Rev. A 92, 032109 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.92.032109

[44] ZI Borevich ja SL Krupetskij. "Unitaarisen ryhmän alaryhmät, jotka sisältävät diagonaalimatriisien ryhmän". J. Sov. Matematiikka. 17, 1718-1730 (1981).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF01465451

[45] M. Schmid, R. Steinwandt, J. Müller-Quade, M. Rötteler ja T. Beth. "Matriisin hajottaminen kierto- ja diagonaalitekijöiksi". Lineaarinen Algebra Appl. 306, 131-143 (2000).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0024-3795(99)00250-5

[46] O. Häggström. "Erälliset Markov-ketjut ja algoritmiset sovellukset". Lontoon matemaattisen seuran opiskelijatekstejä. Cambridge University Press. (2002).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511613586

[47] Víctor López Pastor, Jeff Lundeen ja Florian Marquardt. "Mielivaltainen optisen aallon evoluutio Fourier-muunnoksilla ja vaihemaskeilla". Valita. Express 29, 38441–38450 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1364 / OE.432787

[48] Marko Huhtanen ja Allan Perämäki. "Matriisien faktorointi kierto- ja diagonaalimatriisien tuloksi". 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 ja Jonathan Oppenheim. "Yleisten kvanttiresurssiteorioiden ensimmäinen laki". Quantum 4, 259 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-04-30-259

[50] Ryuji Takagi ja Bartosz Regula. "Yleiset resurssiteoriat kvanttimekaniikassa ja sen ulkopuolella: Toiminnan karakterisointi syrjintätehtävien avulla". Phys. Rev. X 9, 031053 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.9.031053

[51] Roy Araiza, Yidong Chen, Marius Junge ja Peixue Wu. "Kvanttikanavien resursseista riippuva monimutkaisuus" (2023). arXiv:2303.11304.
arXiv: 2303.11304

[52] Luciano Pereira, Alejandro Rojas, Gustavo Cañas, Gustavo Lima, Aldo Delgado ja Adán Cabello. "Minimmän optisen syvyyden moniporttiset interferometrit minkä tahansa unitaarimuunnoksen ja minkä tahansa puhtaan tilan arvioimiseen" (2020). arXiv:2002.01371.
arXiv: 2002.01371

[53] Bryan Eastin ja Emanuel Knill. "Rajoituksia poikittaiskoodatuille kvanttiporttijoukoille". Phys. Rev. Lett. 102, 110502 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.110502

[54] Jonas T Anderson, Guillaume Duclos-Cianci ja David Poulin. "Steane- ja Reed-Muller-kvanttikoodien välinen vikasietoinen muunnos". Phys. Rev. Lett. 113, 080501 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.080501

[55] Tomas Jochym-O'Connor ja Raymond Laflamme. "Käytetään ketjutettuja kvanttikoodeja yleismaailmallisiin vikasietoisiin kvanttiportteihin". Phys. Rev. Lett. 112, 010505 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.112.010505

[56] Antonio Acín, J Ignacio Cirac ja Maciej Lewenstein. "Setanglement perkolaatio kvanttiverkoissa". Nat. Phys. 3, 256–259 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys549

[57] H Jeff Kimble. "Kvantti-internet". Nature 453, 1023–1030 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature07127

[58] Sébastien Perseguers, GJ Lapeyre, D Cavalcanti, M Lewenstein ja A Acín. "Ketkeytymisen jakautuminen suuriin kvanttiverkkoihin". Tasavalta Prog. Phys. 76, 096001 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0034-4885/​76/​9/​096001

[59] C.-H. Cho. "Holomorfiset levyt, pyörimisrakenteet ja Clifford-toruksen Floer-kohomologia". Int. Matematiikka. Res. Ilmoitukset 2004, 1803–1843 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1155 / S1073792804132716

[60] SA Marcon. "Markov-ketjut: graafiteoreettinen lähestymistapa". Pro gradu tutkielma. Johannesburgin yliopisto. (2012). URL-osoite: https://​/​ujcontent.uj.ac.za/​esploro/​outputs/​999849107691.
https://​/​ujcontent.uj.ac.za/​esploro/​outputs/​999849107691

Viitattu

[1] Kohdai Kuroiwa, Ryuji Takagi, Gerardo Adesso ja Hayata Yamasaki, "Järkeyden ja painon resurssit ilman konveksiteettirajoitusta: monikopiointi ja toiminnallinen etu staattisissa ja dynaamisissa kvanttiresurssiteorioissa", arXiv: 2310.09321, (2023).

[2] Kohdai Kuroiwa, Ryuji Takagi, Gerardo Adesso ja Hayata Yamasaki, "Jokainen kvantti auttaa: Kvanttiresurssien toiminnallinen etu kuperuuden lisäksi", arXiv: 2310.09154, (2023).

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

Yllä olevat sitaatit ovat peräisin SAO: n ja NASA: n mainokset (viimeksi päivitetty onnistuneesti 2024-01-13 02:14:15). Lista voi olla puutteellinen, koska kaikki julkaisijat eivät tarjoa sopivia ja täydellisiä viittaustietoja.

On Crossrefin siteerattu palvelu tietoja teosten viittaamisesta ei löytynyt (viimeinen yritys 2024-01-13 02:14:14).

Tämä kirja on julkaistu Quantum - lehdessä Creative Commons Nimeäminen 4.0 Kansainvälinen (CC BY 4.0) lisenssin. Tekijänoikeudet säilyvät alkuperäisillä tekijänoikeuksien haltijoilla, kuten tekijöillä tai heidän instituutioillaan.

Aikaleima:

Lisää aiheesta Quantum Journal