Motorji virov

Motorji virov

Časovni žig: 10. januar 2024 8
Izvorno vozlišče: 3059485

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

1Inštitut za matematiko Šlezijske univerze v Katovicah, Bankowa 14, 40-007 Katowice, Poljska
2Inštitut za teoretično in uporabno informatiko Poljske akademije znanosti, Bałtycka 5, 44-100 Gliwice, Poljska
3Fakulteta za fiziko, astronomijo in uporabno računalništvo, Jagielonska univerza, 30-348 Kraków, Poljska

Se vam zdi ta članek zanimiv ali želite razpravljati? Zaslišite ali pustite komentar na SciRate.

Minimalizem

V tem prispevku želimo potisniti analogijo med termodinamiko in teorijami kvantnih virov še korak dlje. Prejšnji navdihi so temeljili predvsem na termodinamičnih premislekih v zvezi s scenariji z eno samo toplotno kopeljo, pri čemer so zanemarili pomemben del termodinamike, ki preučuje toplotne motorje, ki delujejo med dvema kopelima pri različnih temperaturah. Tukaj raziskujemo delovanje motorjev virov, ki nadomeščajo dostop do dveh toplotnih kopeli pri različnih temperaturah z dvema poljubnima omejitvama na transformacije stanja. Ideja je posnemati delovanje dvotaktnega toplotnega motorja, kjer se sistem izmenično pošlje dvema agentoma (Alice in Bobu), ki ga lahko preoblikujejo s svojimi omejenimi nizi prostih operacij. Postavljamo in obravnavamo več vprašanj, vključno s tem, ali lahko motor virov ustvari celoten nabor kvantnih operacij ali vseh možnih transformacij stanja in koliko udarcev je potrebnih za to. Razložimo tudi, kako slika motorja virov zagotavlja naraven način za spajanje dveh ali več teorij virov, in podrobno razpravljamo o fuziji dveh teorij virov termodinamike z dvema različnima temperaturama in dveh teorij virov o skladnosti glede na dve različni osnovi .

► BibTeX podatki

► Reference

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

[2] Daniel M Zuckerman. “Statistična fizika biomolekul: Uvod”. CRC Press. (2010).
https: / / doi.org/ 10.1201 / b18849

[3] Evgenij Mihajlovič Lifšic in Lev Petrovič Pitajevski. “Statistična fizika: Teorija kondenziranega stanja”. Zvezek 9. Elsevier. (1980).
https://​/​doi.org/​10.1016/​C2009-0-24308-X

[4] Charles H Bennett. "Termodinamika računanja - pregled". Int. J. Theor. Phys. 21, 905–940 (1982).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02084158

[5] Robin Giles. "Matematične osnove termodinamike". Pergamon Press. (1964).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​C2013-0-05320-0

[6] Eric Chitambar in Gilad Gour. “Teorije kvantnih virov”. Rev. Mod. Phys. 91, 025001 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.91.025001

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

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

[9] I. Marvian. “Simetrija, asimetrija in kvantne informacije”. doktorsko delo. Univerza 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 in Joseph Emerson. "Teorija virov kvantnega računanja stabilizatorja". 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 in Benjamin Schumacher. »Osredotočanje delne prepletenosti z lokalnimi operacijami«. Phys. Rev. A 53, 2046 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.53.2046

[12] SJ van Enk. "Kvantificiranje vira skupne rabe referenčnega okvira". Phys. Rev. A 71, 032339 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.032339

[13] Eric Chitambar in Min-Hsiu Hsieh. "Povezava teorij virov zapletenosti in kvantne koherence". Phys. Rev. Lett. 117, 020402 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.117.020402

[14] Daniel Jonathan in Martin B Plenio. "Lokalna manipulacija čistih kvantnih stanj s pomočjo zapletenosti". Phys. Rev. Lett. 83, 3566 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.3566

[15] Kaifeng Bu, Uttam Singh in Junde Wu. “Katalitske koherenčne transformacije”. Phys. Rev. A 93, 042326 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.93.042326

[16] Michał Horodecki, Jonathan Oppenheim in Ryszard Horodecki. "Ali so zakoni teorije prepletenosti termodinamični?" Phys. Rev. Lett. 89, 240403 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.89.240403

[17] Tomáš Gonda in Robert W Spekkens. "Monotone v splošnih teorijah virov". Kompozitnost 5 (2023).
https: / / doi.org/ 10.32408 / kompozicija-5-7

[18] Fernando GSL Brandao in Martin B Plenio. “Teorija prepletenosti in drugi zakon termodinamike”. Nat. Phys. 4, 873–877 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys1100

[19] Wataru Kumagai in Masahito Hayashi. "Koncentracija zapletenosti je nepovratna". Phys. Rev. Lett. 111, 130407 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.130407

[20] Kamil Korzekwa, Christopher T Chubb in Marco Tomamichel. "Izogibanje nepovratnosti: inženiring resonančnih pretvorb kvantnih virov". Phys. Rev. Lett. 122, 110403 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.110403

[21] Ludovico Lami in Bartosz Regula. "Navsezadnje ni drugega zakona manipulacije zapletenosti". Nat. Phys. 19, 184–189 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41567-022-01873-9

[22] Nelly Huei Ying Ng, Mischa Prebin Woods in Stephanie Wehner. "Preseganje Carnotove učinkovitosti z ekstrakcijo nepopolnega dela". New J. Phys. 19, 113005 (2017).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aa8ced

[23] Hiroyasu Tajima in Masahito Hayashi. "Učinek končne velikosti na optimalno učinkovitost toplotnih motorjev". Phys. Rev. E 96, 012128 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.96.012128

[24] Mohit Lal Bera, Maciej Lewenstein in Manabendra Nath Bera. Doseganje Carnotove učinkovitosti s kvantnimi in nanometrskimi toplotnimi motorji. Npj Quantum Inf. 7 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-021-00366-6

[25] Friedemann Tonner in Günter Mahler. "Avtonomni kvantni termodinamični stroji". Phys. Rev. E 72, 066118 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.72.066118

[26] Mark T Mitchison. "Kvantni toplotno absorpcijski stroji: hladilniki, motorji in ure". Contemp. Phys. 60, 164–187 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00107514.2019.1631555

[27] M. Lostaglio, D. Jennings in T. Rudolph. "Opis kvantne koherence v termodinamičnih procesih zahteva omejitve, ki presegajo prosto energijo". Nat. Komun. 6, 6383 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms7383

[28] M. Horodecki in J. Oppenheim. "Temeljne omejitve za kvantno in nanometrsko termodinamiko". Nat. Komun. 4, 2059 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms3059

[29] D. Janzing, P. Wocjan, R. Zeier, R. Geiss in Th. Beth. “Termodinamični stroški zanesljivosti in nizke temperature: poostritev Landauerjevega načela in drugega zakona”. Int. J. Theor. Phys. 39, 2717–2753 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1023 / A: 1026422630734

[30] E. Ruch, R. Schranner in TH Seligman. "Posplošitev izreka Hardyja, Littlewooda in Pólye". J. Math. Analno Appl. 76, 222–229 (1980).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0022-247X(80)90075-X

[31] Matteo Lostaglio, David Jennings in Terry Rudolph. “Teorije termodinamičnih virov, načela nekomutativnosti in največje entropije”. New J. Phys. 19, 043008 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aa617f

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

[33] J. Åberg. »Kvantificirajoča superpozicija« (2006). arXiv:quant-ph/​0612146.
arXiv: kvant-ph / 0612146

[34] Alexander Streltsov, Gerardo Adesso in Martin B Plenio. “Kolokvij: Kvantna koherenca kot vir”. Rev. Mod. Phys. 89, 041003 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.89.041003

[35] Viswanath Ramakrishna, Kathryn L. Flores, Herschel Rabitz in Raimund J. Ober. “Kvantni nadzor z razgradnjami SU(2)”. Phys. Rev. A 62, 053409 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.62.053409

[36] Seth Lloyd. "Skoraj vsa kvantna logična vrata so univerzalna." Phys. Rev. Lett. 75, 346 (1995).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.75.346

[37] Nik Tkalec. "O univerzalnosti skoraj vseh kvantnih logičnih vrat". J. Math. Phys. 41, 240–243 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.533131

[38] F. Lowenthal. “Enotna končna generacija rotacijske skupine”. Rocky Mt. J. Math. 1, 575–586 (1971).
https:/​/​doi.org/​10.1216/​RMJ-1971-1-4-575

[39] F. Lowenthal. “Enotna končna generacija SU(2) in SL(2, R)”. Canad. J. Math. 24, 713–727 (1972).
https://​/​doi.org/​10.4153/​CJM-1972-067-x

[40] M. Hamada. "Najmanjše število vrtljajev okoli dveh osi za konstrukcijo poljubno fiksne rotacije". R. Soc. Open Sci. 1 (2014).
https://​/​doi.org/​10.1098/​rsos.140145

[41] K. Korzekwa, D. Jennings in T. Rudolph. "Operativne omejitve na od stanja odvisne formulacije kompromisnih razmerij kvantne napake in motnje". Phys. Rev. A 89, 052108 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.052108

[42] Martin Idel in Michael M. Wolf. “Sinkhornova normalna oblika za unitarne matrike”. Linearna 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 in K. Życzkowski. “Relacije gotovosti, medsebojna prepletenost in nepremostitveni kolektorji”. Phys. Rev. A 92, 032109 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.92.032109

[44] ZI Borevič in SL Krupetskij. “Podskupine unitarne skupine, ki vsebujejo skupino diagonalnih matrik”. J. Sov. matematika 17, 1718–1730 (1981).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF01465451

[45] M. Schmid, R. Steinwandt, J. Müller-Quade, M. Rötteler in T. Beth. “Razgradnja matrike na cirkulantne in diagonalne faktorje”. Linearna algebra Appl. 306, 131–143 (2000).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0024-3795(99)00250-5

[46] O. Häggström. “Končne Markovljeve verige in algoritemske aplikacije”. Študentska besedila London Mathematical Society. Cambridge University Press. (2002).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511613586

[47] Víctor López Pastor, Jeff Lundeen in Florian Marquardt. "Evolucija poljubnega optičnega valovanja s Fourierjevimi transformacijami in faznimi maskami". Opt. Express 29, 38441–38450 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1364 / OE.432787

[48] Marko Huhtanen in Allan Perämäki. “Razlaganje matrik na faktorje v zmnožek cirkulantnih in diagonalnih matrik”. 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 in Jonathan Oppenheim. "Prvi zakon splošnih teorij kvantnih virov". Quantum 4, 259 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-04-30-259

[50] Ryuji Takagi in Bartosz Regula. "Splošne teorije virov v kvantni mehaniki in širše: Operativna karakterizacija prek diskriminacijskih nalog". Phys. Rev. X 9, 031053 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.9.031053

[51] Roy Araiza, Yidong Chen, Marius Junge in Peixue Wu. »Od virov odvisna kompleksnost kvantnih kanalov« (2023). arXiv:2303.11304.
arXiv: 2303.11304

[52] Luciano Pereira, Alejandro Rojas, Gustavo Cañas, Gustavo Lima, Aldo Delgado in Adán Cabello. »Večportni interferometri z najmanjšo optično globino za približevanje katere koli enotne transformacije in katerega koli čistega stanja« (2020). arXiv:2002.01371.
arXiv: 2002.01371

[53] Bryan Eastin in Emanuel Knill. "Omejitve transverzalno kodiranih nizov kvantnih vrat". Phys. Rev. Lett. 102, 110502 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.110502

[54] Jonas T Anderson, Guillaume Duclos-Cianci in David Poulin. "Pretvorba, odporna na napake, med kvantnima kodama Steane in Reed-Muller". Phys. Rev. Lett. 113, 080501 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.080501

[55] Tomas Jochym-O'Connor in Raymond Laflamme. "Uporaba povezanih kvantnih kod za univerzalna kvantna vrata, odporna na napake". Phys. Rev. Lett. 112, 010505 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.112.010505

[56] Antonio Acín, J Ignacio Cirac in Maciej Lewenstein. "Pronicanje zapletenosti v kvantnih omrežjih". Nat. Phys. 3, 256–259 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys549

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

[58] Sébastien Perseguers, GJ Lapeyre, D Cavalcanti, M Lewenstein in A Acín. "Porazdelitev zapletenosti v velikih kvantnih omrežjih". Rep. Prog. Phys. 76, 096001 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0034-4885/​76/​9/​096001

[59] C.-H. Cho. “Holomorfni diski, spinske strukture in Floerjeva kohomologija Cliffordovega torusa”. Int. matematika Res. Obvestila 2004, 1803–1843 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1155 / S1073792804132716

[60] SA Marcon. “Markovske verige: Teoretični pristop grafov”. magistrsko delo. Univerza v Johannesburgu. (2012). url: https://​/​ujcontent.uj.ac.za/​esploro/​outputs/​999849107691.
https://​/​ujcontent.uj.ac.za/​esploro/​outputs/​999849107691

Navedel

[1] Kohdai Kuroiwa, Ryuji Takagi, Gerardo Adesso in Hayata Yamasaki, "Meritve virov robustnosti in teže brez omejitve konveksnosti: priča več kopij in operativna prednost v statičnih in dinamičnih teorijah kvantnih virov", arXiv: 2310.09321, (2023).

[2] Kohdai Kuroiwa, Ryuji Takagi, Gerardo Adesso in Hayata Yamasaki, "Vsak kvant pomaga: Operativna prednost kvantnih virov onkraj konveksnosti", arXiv: 2310.09154, (2023).

[3] Gökhan Torun, Onur Pusuluk in Özgür E. Müstecaplıoğlu, "Izčrpen pregled teorij virov, ki temeljijo na majorizaciji: kvantne informacije in kvantna termodinamika", arXiv: 2306.11513, (2023).

Zgornji citati so iz SAO / NASA ADS (zadnjič posodobljeno 2024-01-13 02:14:15). Seznam je morda nepopoln, saj vsi založniki ne dajejo ustreznih in popolnih podatkov o citiranju.

On Crossref je navedel storitev ni bilo najdenih podatkov o navajanju del (zadnji poskus 2024-01-13 02:14:14).

Ta dokument je objavljen v Quantumu pod Priznanje avtorstva Creative Commons 4.0 International (CC BY 4.0) licenca. Avtorske pravice ostajajo pri izvirnih imetnikih avtorskih pravic, kot so avtorji ali njihove ustanove.

Časovni žig:

Več od Quantum Journal