Ресурс двигунів

Ресурс двигунів

Мітка часу: 10 січня 2024 р., 8:23 ранку
Вихідний вузол: 3059485

Ганна Воєводка-Щонжко1,2, Збігнєв Пухала2, і Каміль Корзеква3

1Інститут математики Сілезького університету в Катовіце, Банкова 14, 40-007 Катовіце, Польща
2Інститут теоретичної та прикладної інформатики Польської академії наук, Bałtycka 5, 44-100 Gliwice, Польща
3Факультет фізики, астрономії та прикладної інформатики, Ягеллонський університет, 30-348 Краків, Польща

Вам цей документ цікавий чи ви хочете обговорити? Скайте або залиште коментар на SciRate.

абстрактний

У цій статті ми прагнемо просунути аналогію між термодинамікою та теоріями квантових ресурсів на один крок далі. Попередні ідеї ґрунтувалися переважно на термодинамічних міркуваннях щодо сценаріїв з однією тепловою ванною, нехтуючи важливою частиною термодинаміки, яка вивчає теплові двигуни, що працюють між двома ваннами при різних температурах. Тут ми досліджуємо продуктивність двигунів ресурсів, які замінюють доступ до двох теплових ванн при різних температурах двома довільними обмеженнями на перетворення стану. Ідея полягає в імітації дії двотактного теплового двигуна, де система по черзі надсилається двом агентам (Алісі та Бобу), і вони можуть трансформувати її за допомогою своїх обмежених наборів вільних операцій. Ми піднімаємо та розглядаємо кілька питань, зокрема, чи може механізм ресурсів генерувати повний набір квантових операцій або всі можливі перетворення стану, і скільки ударів для цього потрібно. Ми також пояснюємо, як картина двигуна ресурсів забезпечує природний спосіб злиття двох або більше теорій ресурсів, і детально обговорюємо злиття двох теорій ресурсів термодинаміки з двома різними температурами та двох теорій когерентності ресурсів щодо двох різних основ. .

► Дані BibTeX

► Список літератури

[1] Paul CW Davies. «Термодинаміка чорних дір». Rep. Prog. фіз. 41, 1313 (1978).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0034-4885/​41/​8/​004

[2] Даніель М. Цукерман. “Статистична фізика біомолекул: Вступ”. CRC Press. (2010).
https://​/​doi.org/​10.1201/​b18849

[3] Євгеній Михайлович Ліфшиц і Лев Петрович Пітаєвський. “Статистична фізика: Теорія конденсованого стану”. Том 9. Elsevier. (1980).
https://​/​doi.org/​10.1016/​C2009-0-24308-X

[4] Чарльз Х. Беннетт. «Термодинаміка обчислення — огляд». Міжн. J. Теор. фіз. 21, 905–940 (1982).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02084158

[5] Робін Джайлз. “Математичні основи термодинаміки”. Пергамон Прес. (1964).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​C2013-0-05320-0

[6] Ерік Читамбар і Гілад Гур. “Теорії квантових ресурсів”. Rev. Mod. фіз. 91, 025001 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.91.025001

[7] Ришард Городецький, Павло Городецький, Міхал Городецький та Кароль Городецький. «Квантова заплутаність». Rev. Mod. фіз. 81, 865–942 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.81.865

[8] Т. Баумграц, М. Крамер і М. Б. Пленіо. «Кількісна когерентність». фіз. Преподобний Летт. 113, 140401 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.140401

[9] І. Марвіан. “Симетрія, асиметрія та квантова інформація”. кандидатська дисертація. Університет Ватерлоо. (2012). url: https://​/​uwspace.uwaterloo.ca/​handle/​10012/​7088.
https://​/​uwspace.uwaterloo.ca/​handle/​10012/​7088

[10] Віктор Вейтч, С. А. Хамед Мусавіан, Даніель Готтесман і Джозеф Емерсон. “Ресурсна теорія стабілізаторних квантових обчислень”. New J. Phys. 16, 013009 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​16/​1/​013009

[11] Чарльз Х. Беннетт, Герберт Дж. Бернштейн, Санду Попеску та Бенджамін Шумахер. «Зосередження часткового заплутування локальними операціями». фіз. Rev. A 53, 2046 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.53.2046

[12] С. Дж. ван Енк. «Кількісна оцінка ресурсу спільного використання опорної системи». фіз. Rev. A 71, 032339 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.032339

[13] Ерік Читамбар і Мін-Сю ​​Сє. «Зв’язок між ресурсними теоріями заплутаності та квантової когерентності». фіз. Преподобний Летт. 117, 020402 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.117.020402

[14] Деніел Джонатан і Мартін Б. Пленіо. «Локальна маніпуляція чистими квантовими станами за допомогою заплутаності». фіз. Преподобний Летт. 83, 3566 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.3566

[15] Кайфен Бу, Уттам Сінгх і Джунде Ву. “Каталітичні когерентні перетворення”. фіз. Rev. A 93, 042326 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.93.042326

[16] Міхал Городецький, Джонатан Оппенгейм і Ришард Городецький. «Чи є закони теорії заплутаності термодинамічними?» фіз. Преподобний Летт. 89, 240403 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.89.240403

[17] Томаш Гонда та Роберт Спеккенс. “Монотони в загальних теоріях ресурсів”. Композиційність 5 (2023).
https://​/​doi.org/​10.32408/​compositionality-5-7

[18] Фернандо Дж. С. Л. Брандао та Мартін Б. Пленіо. “Теорія заплутаності та другий закон термодинаміки”. Нац. фіз. 4, 873–877 (2008).
https://​/​doi.org/​10.1038/​nphys1100

[19] Ватару Кумагаї та Масахіто Хаясі. «Концентрація заплутаності незворотна». фіз. Преподобний Летт. 111, 130407 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.130407

[20] Каміл Корзеква, Крістофер Т. Чабб і Марко Томамічел. «Уникнення незворотності: інженерні резонансні перетворення квантових ресурсів». фіз. Преподобний Летт. 122, 110403 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.110403

[21] Людовіко Ламі та Бартош Регула. «Зрештою, немає другого закону маніпуляції заплутаністю». Нац. фіз. 19, 184–189 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41567-022-01873-9

[22] Неллі Хуей Ін Нг, Міша Пребін Вудс і Стефані Венер. «Перевищення ефективності Карно шляхом виділення недосконалої роботи». New J. Phys. 19, 113005 (2017).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aa8ced

[23] Хіроясу Тадзіма та Масахіто Хаясі. “Вплив кінцевих розмірів на оптимальну ефективність теплових двигунів”. фіз. Rev. E 96, 012128 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.96.012128

[24] Мохіт Лал Бера, Мацей Левенштейн і Манабендра Натх Бера. «Досягнення ефективності Карно за допомогою квантових і нанорозмірних теплових двигунів». Npj Quantum Inf. 7 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-021-00366-6

[25] Фрідеман Тоннер і Гюнтер Малер. «Автономні квантові термодинамічні машини». фіз. Rev. E 72, 066118 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.72.066118

[26] Марк Т. Мітчісон. «Квантово-термічні абсорбційні машини: холодильники, двигуни та годинники». сучасний фіз. 60, 164–187 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00107514.2019.1631555

[27] М. Лостальо, Д. Дженнінгс і Т. Рудольф. «Опис квантової когерентності в термодинамічних процесах вимагає обмежень, окрім вільної енергії». Нац. Комун. 6, 6383 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms7383

[28] М. Городецький і Я. Оппенгейм. «Фундаментальні обмеження для квантової та нанорозмірної термодинаміки». Нац. Комун. 4, 2059 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms3059

[29] D. Janzing, P. Wocjan, R. Zeier, R. Geiss і Th. Бет. “Термодинамічна вартість надійності та низькі температури: посилення принципу Ландауера та другого закону”. Міжн. J. Теор. фіз. 39, 2717–2753 (2000).
https://​/​doi.org/​10.1023/​A:1026422630734

[30] E. Ruch, R. Schranner і TH Seligman. “Узагальнення теореми Харді, Літтлвуда та Поліа”. J. Math. анальний апл. 76, 222–229 (1980).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0022-247X(80)90075-X

[31] Маттео Лостальо, Девід Дженнінгс і Террі Рудольф. «Термодинамічні теорії ресурсів, принципи некомутативності та максимальної ентропії». New J. Phys. 19, 043008 (2017).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aa617f

[32] Маттео Лостальо, Альваро М. Альгамбра та Крістофер Перрі. «Елементарні теплові операції». Квант 2, 52 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2018-02-08-52

[33] Дж. Оберґ. “Кількісна суперпозиція” (2006). arXiv:quant-ph/​0612146.
arXiv: quant-ph / 0612146

[34] Олександр Стрельцов, Херардо Адессо та Мартін Б. Пленіо. «Колоквіум: Квантова когерентність як ресурс». Rev. Mod. фіз. 89, 041003 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.89.041003

[35] Вішванат Рамакрішна, Кетрін Л. Флорес, Гершель Рабіц і Раймунд Дж. Обер. “Квантове керування шляхом розкладу SU(2)”. фіз. Rev. A 62, 053409 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.62.053409

[36] Сет Ллойд. «Майже будь-які квантові логічні ворота є універсальними». фіз. Преподобний Летт. 75, 346 (1995).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.75.346

[37] Нік Уівер. «Про універсальність майже будь-яких квантових логічних воріт». J. Math. фіз. 41, 240–243 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.533131

[38] Ф. Ловенталь. “Рівномірне скінченне покоління групи поворотів”. Rocky Mt. J. Math. 1, 575–586 (1971).
https:/​/​doi.org/​10.1216/​RMJ-1971-1-4-575

[39] Ф. Ловенталь. “Рівномірне кінцеве покоління SU(2) і SL(2, R)”. Канада. J. Math. 24, 713–727 (1972).
https://​/​doi.org/​10.4153/​CJM-1972-067-x

[40] М. Хамада. “Мінімальна кількість обертів навколо двох осей для побудови довільно фіксованого повороту”. R. Soc. Open Sci. 1 (2014).
https://​/​doi.org/​10.1098/​rsos.140145

[41] К. Корзеква, Д. Дженнінгс і Т. Рудольф. «Операційні обмеження залежних від стану формулювань компромісних відносин квантової помилки та збурення». фіз. Rev. A 89, 052108 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.052108

[42] Мартін Ідель і Майкл М. Вулф. “Нормальна форма Сінкхорна для унітарних матриць”. Лінійна алгебра Appl. 471, 76–84 (2015).
https://​/​doi.org/​10.1016/​j.laa.2014.12.031

[43] З. Пухала, Ł. Рудніцький, К. Чабуда, М. Параняк, К. Жичковський. “Співвідношення визначеності, взаємне заплутування та незміщувані різноманіття”. фіз. Rev. A 92, 032109 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.92.032109

[44] З. І. Боревич і С. Л. Крупецький. “Підгрупи унітарної групи, що містять групу діагональних матриць”. Ж. сов. математика 17, 1718–1730 (1981).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF01465451

[45] М. Шмід, Р. Штайнвандт, Й. Мюллер-Куаде, М. Реттелер, Т. Бет. “Розкладання матриці на циркулянт і діагональний множники”. Лінійна алгебра Appl. 306, 131–143 (2000).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0024-3795(99)00250-5

[46] О. Хеггстрем. “Скінченні ланцюги Маркова та алгоритмічні застосування”. Студентські тексти Лондонського математичного товариства. Cambridge University Press. (2002).
https://​/​doi.org/​10.1017/​CBO9780511613586

[47] Віктор Лопес Пастор, Джефф Ландін і Флоріан Марквардт. “Довільна еволюція оптичної хвилі з перетвореннями Фур’є та фазовими масками”. Opt. Експрес 29, 38441–38450 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1364 / OE.432787

[48] Марко Хухтанен і Аллан Перамякі. “Розкладення матриць на множники циркулянтної та діагональної матриць”. Ж. Фур'є Анал. апл. 21, 1018–1033 (2015).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00041-015-9395-0

[49] Карло Спарачіарі, Лідія Дель Ріо, Карло Марія Скандоло, Філіп Файст і Джонатан Оппенгейм. “Перший закон загальних квантових теорій ресурсів”. Квант 4, 259 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-04-30-259

[50] Рюдзі Такагі та Бартош Регула. «Загальні теорії ресурсів у квантовій механіці та поза її межами: операційна характеристика за допомогою завдань розрізнення». фіз. X 9, 031053 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.9.031053

[51] Рой Арайза, Ідон Чен, Маріус Юнге та Пейсюе Ву. «Ресурсно-залежна складність квантових каналів» (2023). arXiv:2303.11304.
arXiv: 2303.11304

[52] Лучіано Перейра, Алехандро Рохас, Густаво Каньяс, Густаво Ліма, Альдо Дельгадо та Адан Кабельо. «Багатопортові інтерферометри мінімальної оптичної глибини для апроксимації будь-якого унітарного перетворення та будь-якого чистого стану» (2020). arXiv:2002.01371.
arXiv: 2002.01371

[53] Брайан Істін та Емануель Нілл. “Обмеження на трансверсально закодовані набори квантових воріт”. фіз. Преподобний Летт. 102, 110502 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.110502

[54] Джонас Т. Андерсон, Гійом Дюкло-Сіанчі та Девід Пулен. «Відмовостійке перетворення між квантовими кодами Стіна та Ріда-Мюллера». фіз. Преподобний Летт. 113, 080501 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.080501

[55] Томас Йохім-О'Коннор і Раймонд Лафламм. «Використання конкатенованих квантових кодів для універсальних відмовостійких квантових воріт». фіз. Преподобний Летт. 112, 010505 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.112.010505

[56] Антоніо Асін, Ігнасіо Сірак і Мацей Левенштейн. «Перколяція заплутаності в квантових мережах». Нац. фіз. 3, 256–259 (2007).
https://​/​doi.org/​10.1038/​nphys549

[57] H Джефф Кімбл. «Квантовий Інтернет». Nature 453, 1023–1030 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature07127

[58] Себастьєн Персегерс, Г. Ж. Лапейр, Д. Кавальканті, М. Левенштейн і А. Асін. “Розподіл заплутаності у великомасштабних квантових мережах”. Rep. Prog. фіз. 76, 096001 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0034-4885/​76/​9/​096001

[59] К.-Х. Чо. “Голоморфні диски, спінові структури та когомології Флоера тора Кліффорда”. Міжн. математика рез. Повідомлення 2004, 1803–1843 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1155 / S1073792804132716

[60] С. А. Маркон. “Ланцюги Маркова: теоретичний підхід до графів”. Магістерська робота. Йоганнесбурзький університет. (2012). url: https://​/​ujcontent.uj.ac.za/​esploro/​outputs/​999849107691.
https://​/​ujcontent.uj.ac.za/​esploro/​outputs/​999849107691

Цитується

[1] Kohdai Kuroiwa, Ryuji Takagi, Gerardo Adesso та Hayata Yamasaki, «Робастність і вагові ресурсні заходи без обмеження опуклості: багатокопійне свідоцтво та операційна перевага в статичних і динамічних теоріях квантових ресурсів», arXiv: 2310.09321, (2023).

[2] Kohdai Kuroiwa, Ryuji Takagi, Gerardo Adesso та Hayata Yamasaki, «Кожен квант допомагає: операційна перевага квантових ресурсів за межами опуклості», arXiv: 2310.09154, (2023).

[3] Гекхан Торун, Онур Пусулук та Озгюр Е. Мюстекапліоглу, «Компенсивний огляд теорій ресурсів, заснованих на мажорізації: квантова інформація та квантова термодинаміка», arXiv: 2306.11513, (2023).

Вищезазначені цитати від SAO / NASA ADS (останнє оновлення успішно 2024-01-13 02:14:15). Список може бути неповним, оскільки не всі видавці надають відповідні та повні дані про цитування.

On Служба, на яку посилається Crossref даних про цитування робіт не знайдено (остання спроба 2024-01-13 02:14:14).

Ця стаття опублікована в Quantum під Creative Commons Attribution 4.0 International (CC на 4.0) ліцензія. Авторське право залишається за оригінальними власниками авторських прав, такими як автори або їх установи.

Часова мітка:

Більше від Квантовий журнал