Ressursmotorer

Ressursmotorer

Tidsstempel: 10. januar 2024 8:23
Kilde node: 3059485

Hanna Wojewódka-Ściążko1,2, Zbigniew Puchała2, og Kamil Korzekwa3

1Institutt for matematikk, University of Silesia i Katowice, Bankowa 14, 40-007 Katowice, Polen
2Institutt for teoretisk og anvendt informatikk, Polish Academy of Sciences, Bałtycka 5, 44-100 Gliwice, Polen
3Fakultet for fysikk, astronomi og anvendt informatikk, Jagiellonian University, 30-348 Kraków, Polen

Finn dette papiret interessant eller vil diskutere? Scite eller legg igjen en kommentar på SciRate.

Abstrakt

I denne artikkelen tar vi sikte på å skyve analogien mellom termodynamikk og kvanteressursteorier ett skritt videre. Tidligere inspirasjoner var hovedsakelig basert på termodynamiske betraktninger angående scenarier med et enkelt varmebad, og neglisjerte en viktig del av termodynamikken som studerer varmemotorer som opererer mellom to bad ved forskjellige temperaturer. Her undersøker vi ytelsen til ressursmotorer, som erstatter tilgangen til to varmebad ved forskjellige temperaturer med to vilkårlige begrensninger på tilstandstransformasjoner. Ideen er å etterligne handlingen til en totakts varmemotor, der systemet sendes til to agenter (Alice og Bob) etter tur, og de kan transformere det ved hjelp av sine begrensede sett med frie operasjoner. Vi reiser og adresserer flere spørsmål, inkludert hvorvidt en ressursmotor kan generere et komplett sett med kvanteoperasjoner eller alle mulige tilstandstransformasjoner, og hvor mange slag som trengs for det. Vi forklarer også hvordan ressursmotorbildet gir en naturlig måte å slå sammen to eller flere ressursteorier, og vi diskuterer i detalj fusjonen av to ressursteorier om termodynamikk med to forskjellige temperaturer, og to ressursteorier om koherens med hensyn til to forskjellige baser. .

► BibTeX-data

► Referanser

[1] Paul CW Davies. "Termodynamikk av sorte hull". Rep. Prog. Phys. 41, 1313 (1978).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0034-4885/​41/​8/​004

[2] Daniel M Zuckerman. "Statistisk fysikk av biomolekyler: En introduksjon". CRC Trykk. (2010).
https: / / doi.org/ 10.1201 / b18849

[3] Evgenii Mikhailovich Lifshitz og Lev Petrovich Pitaevskii. "Statistisk fysikk: Teori om den kondenserte tilstanden". Bind 9. Elsevier. (1980).
https://​/​doi.org/​10.1016/​C2009-0-24308-X

[4] Charles H Bennett. "Beregningens termodynamikk - en gjennomgang". Int. J. Theor. Phys. 21, 905-940 (1982).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02084158

[5] Robin Giles. "Matematisk grunnlag for termodynamikk". Pergamon Press. (1964).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​C2013-0-05320-0

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

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

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

[9] I. Marvian. "Symmetri, asymmetri og kvanteinformasjon". PhD-avhandling. University of Waterloo. (2012). url: https://​/​uwspace.uwaterloo.ca/​handle/​10012/​7088.
https://​/​uwspace.uwaterloo.ca/​handle/​10012/​7088

[10] Victor Veitch, SA Hamed Mousavian, Daniel Gottesman og Joseph Emerson. "Ressursteorien om stabilisatorkvanteberegning". Ny J. Phys. 16, 013009 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​16/​1/​013009

[11] Charles H Bennett, Herbert J Bernstein, Sandu Popescu og Benjamin Schumacher. "Konsentrere delvis sammenfiltring av lokale operasjoner". Phys. Rev. A 53, 2046 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.53.2046

[12] SJ van Enk. "Kvantifisere ressursen for å dele en referanseramme". Phys. Rev. A 71, 032339 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.032339

[13] Eric Chitambar og Min-Hsiu Hsieh. "Relaterer ressursteoriene om sammenfiltring og kvantekoherens". Phys. Rev. Lett. 117, 020402 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.117.020402

[14] Daniel Jonathan og Martin B Plenio. "Entanglement-assistert lokal manipulasjon av rene kvantetilstander". Phys. Rev. Lett. 83, 3566 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.3566

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

[16] Michał Horodecki, Jonathan Oppenheim og Ryszard Horodecki. "Er lovene for forviklingsteori termodynamiske?". Phys. Rev. Lett. 89, 240403 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.89.240403

[17] Tomáš Gonda og Robert W Spekkens. "Monotones i generelle ressursteorier". Komposisjonalitet 5 (2023).
https: / / doi.org/ 10.32408 / komposisjonalitet-5-7

[18] Fernando GSL Brandao og Martin B Plenio. "Forviklingsteori og termodynamikkens andre lov". Nat. Phys. 4, 873–877 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys1100

[19] Wataru Kumagai og Masahito Hayashi. "Forviklingskonsentrasjon er irreversibel". Phys. Rev. Lett. 111, 130407 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.130407

[20] Kamil Korzekwa, Christopher T Chubb og Marco Tomamichel. "Unngå irreversibilitet: Tekniske resonanskonverteringer av kvanteressurser". Phys. Rev. Lett. 122, 110403 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.110403

[21] Ludovico Lami og Bartosz Regula. "Ingen andre lov om sammenfiltringsmanipulasjon tross alt". Nat. Phys. 19, 184–189 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41567-022-01873-9

[22] Nelly Huei Ying Ng, Mischa Prebin Woods og Stephanie Wehner. "Overgå Carnot-effektiviteten ved å trekke ut ufullkomment arbeid". Ny J. Phys. 19, 113005 (2017).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aa8ced

[23] Hiroyasu Tajima og Masahito Hayashi. "Endelig størrelse effekt på optimal effektivitet av varmemotorer". Phys. Rev. E 96, 012128 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.96.012128

[24] Mohit Lal Bera, Maciej Lewenstein og Manabendra Nath Bera. "Opnå Carnot-effektivitet med varmemotorer i kvante- og nanoskala". Npj Quantum Inf. 7 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-021-00366-6

[25] Friedemann Tonner og Günter Mahler. "Autonome termodynamiske kvantemaskiner". Phys. Rev. E 72, 066118 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.72.066118

[26] Mark T Mitchison. "Kvante termiske absorpsjonsmaskiner: Kjøleskap, motorer og klokker". Contemp. Phys. 60, 164–187 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00107514.2019.1631555

[27] M. Lostaglio, D. Jennings og T. Rudolph. "Beskrivelse av kvantekoherens i termodynamiske prosesser krever begrensninger utover fri energi". Nat. Commun. 6, 6383 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms7383

[28] M. Horodecki og J. Oppenheim. "Fundamentelle begrensninger for termodynamikk i kvante og nanoskala". Nat. Commun. 4, 2059 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms3059

[29] D. Janzing, P. Wocjan, R. Zeier, R. Geiss og Th. Beth. "Termodynamiske kostnader for pålitelighet og lave temperaturer: innstramming av Landauers prinsipp og den andre loven". Int. J. Theor. Phys. 39, 2717–2753 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1023 / A: 1026422630734

[30] E. Ruch, R. Schranner og TH Seligman. "Generalisering av et teorem av Hardy, Littlewood og Pólya". J. Math. Anal. Appl. 76, 222-229 (1980).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0022-247X(80)90075-X

[31] Matteo Lostaglio, David Jennings og Terry Rudolph. "Termodynamiske ressursteorier, ikke-kommutativitet og maksimale entropiprinsipper". Ny J. Phys. 19, 043008 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aa617f

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

[33] J. Åberg. "Kvantifisere superposisjon" (2006). arXiv:quant-ph/​0612146.
arxiv: Quant-ph / 0612146

[34] Alexander Streltsov, Gerardo Adesso og Martin B Plenio. "Kollokvium: Kvantekoherens som en ressurs". Rev. Mod. Phys. 89, 041003 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.89.041003

[35] Viswanath Ramakrishna, Kathryn L. Flores, Herschel Rabitz og Raimund J. Ober. "Kvantekontroll ved dekomponering av SU(2)". Phys. Rev. A 62, 053409 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.62.053409

[36] Seth Lloyd. "Nesten enhver kvantelogikkport er universell". Phys. Rev. Lett. 75, 346 (1995).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.75.346

[37] Nik Weaver. "Om universaliteten til nesten hver kvantelogikkport". J. Math. Phys. 41, 240–243 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.533131

[38] F. Lowenthal. "Ensartet endelig generering av rotasjonsgruppen". Rocky Mt. J. Math. 1, 575-586 (1971).
https:/​/​doi.org/​10.1216/​RMJ-1971-1-4-575

[39] F. Lowenthal. "Uniform endelig generasjon av SU(2) og SL(2, R)". Canada. J. Math. 24, 713-727 (1972).
https://​/​doi.org/​10.4153/​CJM-1972-067-x

[40] M. Hamada. "Minste antall rotasjoner rundt to akser for å konstruere en vilkårlig fast rotasjon". R. Soc. Åpne Sci. 1 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rsos.140145

[41] K. Korzekwa, D. Jennings og T. Rudolph. "Operasjonelle begrensninger på statsavhengige formuleringer av kvantefeil-forstyrrelses-avveiningsforhold". Phys. Rev. A 89, 052108 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.052108

[42] Martin Idel og Michael M. Wolf. "Sinkhorn normal form for enhetlige matriser". Lineær 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 og K. Życzkowski. "Sikkerhetsrelasjoner, gjensidig sammenfiltring og ikke-utskiftbare manifolder". Phys. Rev. A 92, 032109 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.92.032109

[44] ZI Borevich og SL Krupetskij. "Undergrupper av den enhetlige gruppen som inneholder gruppen av diagonale matriser". J. Sov. Matte. 17, 1718-1730 (1981).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF01465451

[45] M. Schmid, R. Steinwandt, J. Müller-Quade, M. Rötteler og T. Beth. "Dekomponere en matrise i sirkulerende og diagonale faktorer". Lineær Algebra Appl. 306, 131–143 (2000).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0024-3795(99)00250-5

[46] O. Häggström. "Endelige Markov-kjeder og algoritmiske applikasjoner". London Mathematical Society Studenttekster. Cambridge University Press. (2002).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511613586

[47] Víctor López Pastor, Jeff Lundeen og Florian Marquardt. "Vilkårlig optisk bølgeutvikling med Fourier-transformasjoner og fasemasker". Opt. Express 29, 38441–38450 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1364 / OE.432787

[48] Marko Huhtanen og Allan Perämäki. "Faktorering av matriser til produktet av sirkulerende og diagonale matriser". 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 og Jonathan Oppenheim. "Den første loven for generelle kvanteressursteorier". Quantum 4, 259 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-04-30-259

[50] Ryuji Takagi og Bartosz Regula. "Generelle ressursteorier i kvantemekanikk og utover: Operasjonell karakterisering via diskrimineringsoppgaver". Phys. Rev. X 9, 031053 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.9.031053

[51] Roy Araiza, Yidong Chen, Marius Junge og Peixue Wu. "Ressursavhengig kompleksitet av kvantekanaler" (2023). arXiv:2303.11304.
arxiv: 2303.11304

[52] Luciano Pereira, Alejandro Rojas, Gustavo Cañas, Gustavo Lima, Aldo Delgado og Adán Cabello. "Minimum optisk dybde multi-port interferometre for å tilnærme enhver enhetlig transformasjon og enhver ren tilstand" (2020). arXiv:2002.01371.
arxiv: 2002.01371

[53] Bryan Eastin og Emanuel Knill. "Restriksjoner på tverrkodede kvanteportsett". Phys. Rev. Lett. 102, 110502 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.110502

[54] Jonas T Anderson, Guillaume Duclos-Cianci og David Poulin. "Feiltolerant konvertering mellom Steane og Reed-Muller kvantekoder". Phys. Rev. Lett. 113, 080501 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.080501

[55] Tomas Jochym-O'Connor og Raymond Laflamme. "Bruke sammenkoblede kvantekoder for universelle feiltolerante kvanteporter". Phys. Rev. Lett. 112, 010505 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.112.010505

[56] Antonio Acín, J Ignacio Cirac og Maciej Lewenstein. "Entanglement percolation i kvantenettverk". Nat. Phys. 3, 256–259 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys549

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

[58] Sébastien Perseguers, GJ Lapeyre, D Cavalcanti, M Lewenstein og A Acín. "Fordeling av sammenfiltring i storskala kvantenettverk". Rep. Prog. Phys. 76, 096001 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0034-4885/​76/​9/​096001

[59] C.-H. Cho. "Holomorfe skiver, spinnstrukturer og Floer cohomology of the Clifford torus". Int. Matte. Res. Notiser 2004, 1803–1843 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1155 / S1073792804132716

[60] SA Marcon. "Markov-kjeder: En grafteoretisk tilnærming". Masteroppgave. Universitetet i Johannesburg. (2012). url: https://​/​ujcontent.uj.ac.za/​esploro/​outputs/​999849107691.
https://​/​ujcontent.uj.ac.za/​esploro/​outputs/​999849107691

Sitert av

[1] Kohdai Kuroiwa, Ryuji Takagi, Gerardo Adesso og Hayata Yamasaki, "Robusthet og vektressurstiltak uten konveksitetsbegrensninger: Multikopier vitne og operasjonell fordel i statiske og dynamiske kvanteressursteorier", arxiv: 2310.09321, (2023).

[2] Kohdai Kuroiwa, Ryuji Takagi, Gerardo Adesso og Hayata Yamasaki, "Hvert kvante hjelper: Operasjonell fordel av kvanteressurser utover konveksitet", arxiv: 2310.09154, (2023).

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

Sitatene ovenfor er fra SAO / NASA ADS (sist oppdatert vellykket 2024-01-13 02:14:15). Listen kan være ufullstendig fordi ikke alle utgivere gir passende og fullstendige sitasjonsdata.

On Crossrefs siterte tjeneste ingen data om sitering av verk ble funnet (siste forsøk 2024-01-13 02:14:14).

Denne artikkelen er utgitt i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) tillatelse. Opphavsrett forblir hos de opprinnelige rettighetshaverne som forfatterne eller institusjonene deres.

Tidstempel:

Mer fra Kvantejournal