Động cơ tài nguyên

Động cơ tài nguyên

Dấu thời gian: ngày 10 tháng 2024 năm 8 23:XNUMX sáng
Nút nguồn: 3059485

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

1Viện Toán học, Đại học Silesia ở Katowice, Bankowa 14, 40-007 Katowice, Ba Lan
2Viện Tin học Ứng dụng và Lý thuyết, Viện Hàn lâm Khoa học Ba Lan, Bałtycka 5, 44-100 Gliwice, Ba Lan
3Khoa Vật lý, Thiên văn học và Khoa học Máy tính Ứng dụng, Đại học Jagiellonian, 30-348 Kraków, Ba Lan

Tìm bài báo này thú vị hay muốn thảo luận? Scite hoặc để lại nhận xét về SciRate.

Tóm tắt

Trong bài viết này, chúng tôi mong muốn đẩy sự tương tự giữa nhiệt động lực học và lý thuyết tài nguyên lượng tử tiến thêm một bước nữa. Những nguồn cảm hứng trước đây chủ yếu dựa trên những cân nhắc về nhiệt động lực học liên quan đến các kịch bản với một bể nhiệt duy nhất, bỏ qua một phần quan trọng của nhiệt động lực học nghiên cứu các động cơ nhiệt hoạt động giữa hai bể nhiệt ở các nhiệt độ khác nhau. Ở đây, chúng tôi điều tra hiệu suất của các công cụ tài nguyên, thay thế quyền truy cập vào hai bể nhiệt ở các nhiệt độ khác nhau bằng hai ràng buộc tùy ý đối với các phép biến đổi trạng thái. Ý tưởng là bắt chước hoạt động của động cơ nhiệt hai thì, trong đó hệ thống được gửi lần lượt đến hai đặc vụ (Alice và Bob) và họ có thể biến đổi nó bằng cách sử dụng các tập hợp hoạt động tự do bị ràng buộc của mình. Chúng tôi đặt ra và giải quyết một số câu hỏi, bao gồm liệu công cụ tài nguyên có thể tạo ra một tập hợp đầy đủ các hoạt động lượng tử hoặc tất cả các phép biến đổi trạng thái có thể xảy ra hay không và cần bao nhiêu hành động để thực hiện điều đó. Chúng tôi cũng giải thích cách bức tranh động cơ tài nguyên cung cấp một cách tự nhiên để hợp nhất hai hoặc nhiều lý thuyết tài nguyên và chúng tôi thảo luận chi tiết về sự hợp nhất của hai lý thuyết tài nguyên của nhiệt động lực học với hai nhiệt độ khác nhau và hai lý thuyết tài nguyên về sự kết hợp đối với hai cơ sở khác nhau. .

► Dữ liệu BibTeX

► Tài liệu tham khảo

[1] Paul CW Davies. “Nhiệt động lực học của lỗ đen”. Dân biểu Prog. Vật lý. 41, 1313 (1978).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0034-4885/​41/​8/​004

[2] Daniel M Zuckerman. “Vật lý thống kê của các phân tử sinh học: Giới thiệu”. Báo chí CRC. (2010).
https: / / doi.org/ 10.1201 / b18849

[3] Evgenii Mikhailovich Lifshitz và Lev Petrovich Pitaevskii. “Vật lý thống kê: Lý thuyết về trạng thái ngưng tụ”. Tập 9. Elsevier. (1980).
https://​/​doi.org/​10.1016/​C2009-0-24308-X

[4] Charles H Bennett. “Nhiệt động lực học của tính toán – một bài đánh giá”. Int. J. Lý thuyết. Vật lý. 21, 905–940 (1982).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02084158

[5] Robin Giles. “Cơ sở toán học của nhiệt động lực học”. Báo chí Pergamon. (1964).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​C2013-0-05320-0

[6] Eric Chitambar và Gilad Gour. “Lý thuyết tài nguyên lượng tử”. Mục sư Mod. Vật lý. 91, 025001 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.91.025001

[7] Ryszard Horodecki, Paweł Horodecki, Michał Horodecki và Karol Horodecki. "Rối lượng tử". Linh mục Mod. vật lý. 81, 865–942 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.81.865

[8] T. Baumgratz, M. Cramer và M. B. Plenio. “Định lượng sự gắn kết”. Vật lý. Linh mục Lett. 113, 140401 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.140401

[9] I. Marvian. “Tính đối xứng, bất đối xứng và thông tin lượng tử”. luận án tiến sĩ. Trường đại học 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 và Joseph Emerson. “Lý thuyết tài nguyên của tính toán lượng tử ổn định”. J. Phys mới. 16, 013009 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​16/​1/​013009

[11] Charles H Bennett, Herbert J Bernstein, Sandu Popescu và Benjamin Schumacher. “Tập trung vướng mắc một phần bởi các hoạt động cục bộ”. Vật lý. Linh mục A 53, 2046 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.53.2046

[12] SJ van Enk. “Định lượng tài nguyên chia sẻ khung tham chiếu”. Vật lý. Linh mục A 71, 032339 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.032339

[13] Eric Chitambar và Min-Hsiu Hsieh. “Liên quan đến các lý thuyết tài nguyên về sự vướng víu và sự kết hợp lượng tử”. Vật lý. Linh mục Lett. 117, 020402 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.117.020402

[14] Daniel Jonathan và Martin B Plenio. “Thao tác cục bộ được hỗ trợ bởi sự vướng víu của các trạng thái lượng tử thuần túy”. Vật lý. Linh mục Lett. 83, 3566 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.3566

[15] Khai Phong Bộ, Uttam Singh, và Junde Wu. “Biến đổi kết hợp xúc tác”. Vật lý. Linh mục A 93, 042326 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.93.042326

[16] Michał Horodecki, Jonathan Oppenheim và Ryszard Horodecki. “Các định luật của lý thuyết vướng víu có phải là nhiệt động lực học không?”. Vật lý. Linh mục Lett. 89, 240403 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.89.240403

[17] Tomáš Gonda và Robert W Spekkens. “Sự đơn điệu trong lý thuyết nguồn lực chung”. Thành phần 5 (2023).
https://​/​doi.org/​10.32408/​compositionality-5-7

[18] Fernando GSL Brandao và Martin B Plenio. “Lý thuyết vướng víu và định luật thứ hai của nhiệt động lực học”. Nat. Vật lý. 4, 873–877 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys1100

[19] Wataru Kumagai và Masahito Hayashi. “Sự tập trung vướng víu là không thể đảo ngược”. Vật lý. Linh mục Lett. 111, 130407 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.130407

[20] Kamil Korzekwa, Christopher T Chubb và Marco Tomamichel. “Tránh tính không thể đảo ngược: Kỹ thuật chuyển đổi cộng hưởng của tài nguyên lượng tử”. Vật lý. Linh mục Lett. 122, 110403 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.110403

[21] Ludovico Lami và Bartosz Regula. “Rốt cuộc không có định luật thứ hai nào về thao túng vướng víu”. Nat. Vật lý. 19, 184–189 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41567-022-01873-9

[22] Nelly Huei Ying Ng, Mischa Prebin Woods và Stephanie Wehner. “Vượt qua hiệu quả của Carnot bằng cách trích xuất tác phẩm không hoàn hảo”. J. Phys mới. 19, 113005 (2017).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​aa8ced

[23] Hiroyasu Tajima và Masahito Hayashi. “Hiệu ứng kích thước hữu hạn đến hiệu suất tối ưu của động cơ nhiệt”. Vật lý. Mục sư E 96, 012128 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.96.012128

[24] Mohit Lal Bera, Maciej Lewenstein và Manabendra Nath Bera. “Đạt được hiệu suất Carnot bằng động cơ nhiệt lượng tử và động cơ nhiệt cỡ nano”. Npj Lượng tử Inf. 7 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-021-00366-6

[25] Friedemann Tonner và Günter Mahler. “Máy nhiệt động lượng tử tự động”. Vật lý. Mục sư E 72, 066118 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.72.066118

[26] Mark T Mitchison. “Máy hấp thụ nhiệt lượng tử: Tủ lạnh, động cơ và đồng hồ”. Khinh thường. Vật lý. 60, 164–187 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00107514.2019.1631555

[27] M. Lostaglio, D. Jennings và T. Rudolph. “Mô tả sự kết hợp lượng tử trong các quá trình nhiệt động lực học đòi hỏi những hạn chế ngoài năng lượng tự do”. Nat. Cộng đồng. 6, 6383 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms7383

[28] M. Horodecki và J. Oppenheim. “Những hạn chế cơ bản đối với nhiệt động lực học lượng tử và quy mô nano”. Nat. Cộng đồng. 4, 2059 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms3059

[29] D. Janzing, P. Wocjan, R. Zeier, R. Geiss và Th. Beth. “Chi phí nhiệt động lực học của độ tin cậy và nhiệt độ thấp: thắt chặt nguyên lý Landauer và định luật thứ hai”. Int. J. Lý thuyết. Vật lý. 39, 2717–2753 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1023 / A: 1026422630734

[30] E. Ruch, R. Schranner và T.H. Seligman. “Tổng quát hóa một định lý của Hardy, Littlewood và Pólya”. J. Toán. Hậu môn. ứng dụng. 76, 222–229 (1980).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0022-247X(80)90075-X

[31] Matteo Lostaglio, David Jennings và Terry Rudolph. “Các lý thuyết tài nguyên nhiệt động lực học, tính không giao hoán và nguyên lý entropy cực đại”. J. Phys mới. 19, 043008 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1088/1367-2630 / aa617f

[32] Matteo Lostaglio, Álvaro M Alhambra và Christopher Perry. “Các hoạt động nhiệt cơ bản”. Lượng tử 2, 52 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2018-02-08-52

[33] J. Åberg. “Định lượng chồng chất” (2006). arXiv:quant-ph/​0612146.
arXiv: quant-ph / 0612146

[34] Alexander Streltsov, Gerardo Adesso và Martin B Plenio. “Hội thảo: Sự gắn kết lượng tử như một nguồn tài nguyên”. Mục sư Mod. Vật lý. 89, 041003 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.89.041003

[35] Viswanath Ramakrishna, Kathryn L. Flores, Herschel Rabitz và Raimund J. Ober. “Điều khiển lượng tử bằng cách phân rã SU(2)”. Vật lý. Mục sư A 62, 053409 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.62.053409

[36] Seth Lloyd. “Hầu hết mọi cổng logic lượng tử đều có tính phổ quát”. Vật lý. Linh mục Lett. 75, 346 (1995).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.75.346

[37] Nik Weaver. “Về tính phổ quát của hầu hết mọi cổng logic lượng tử”. J. Toán. Vật lý. 41, 240–243 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.533131

[38] F. Lowenthal. “Thế hệ hữu hạn thống nhất của nhóm quay”. Rocky Mt. J. Toán. 1, 575–586 (1971).
https:/​/​doi.org/​10.1216/​RMJ-1971-1-4-575

[39] F. Lowenthal. “Thế hệ hữu hạn thống nhất của SU(2) và SL(2, R)”. Canada. J. Toán. 24, 713–727 (1972).
https://​/​doi.org/​10.4153/​CJM-1972-067-x

[40] M. Hamada. “Số phép quay tối thiểu quanh hai trục để dựng một phép quay cố định tùy ý”. R. Sóc. Khoa học mở. 1 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rsos.140145

[41] K. Korzekwa, D. Jennings và T. Rudolph. “Các hạn chế hoạt động đối với các công thức phụ thuộc vào trạng thái của các mối quan hệ đánh đổi nhiễu loạn lỗi lượng tử”. Vật lý. Linh mục A 89, 052108 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.052108

[42] Martin Idel và Michael M. Wolf. “Dạng chuẩn Sinkhorn của ma trận đơn nhất”. Ứng dụng đại số tuyến tính 471, 76–84 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.laa.2014.12.031

[43] Z. Puchała, Ł. Rudnicki, K. Chabuda, M. Paraniak và K. Życzkowski. “Những mối quan hệ chắc chắn, sự ràng buộc lẫn nhau và những đa tạp không thể thay thế”. Vật lý. Mục sư A 92, 032109 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.92.032109

[44] Z.I. Borevich và S.L. Krupetskij. “Các nhóm con của nhóm đơn nhất chứa nhóm ma trận đường chéo”. J. Sov. Toán học. 17, 1718–1730 (1981).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF01465451

[45] M. Schmid, R. Steinwandt, J. Müller-Quade, M. Rötteler và T. Beth. “Phân tích ma trận thành các thừa số tròn và đường chéo”. Ứng dụng đại số tuyến tính 306, 131–143 (2000).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0024-3795(99)00250-5

[46] O. Häggström. “Chuỗi Markov hữu hạn và các ứng dụng thuật toán”. Văn bản dành cho sinh viên của Hiệp hội Toán học Luân Đôn. Nhà xuất bản Đại học Cambridge. (2002).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511613586

[47] Mục sư Víctor López, Jeff Lundeen và Florian Marquardt. “Tiến hóa sóng quang tùy ý với các phép biến đổi Fourier và mặt nạ pha”. Opt. Tốc hành 29, 38441–38450 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1364 / OE.432787

[48] Marko Huhtanen và Allan Perämäki. “Phân tích ma trận thành tích của ma trận tròn và ma trận đường chéo”. J. Hậu môn Fourier. ứng dụng. 21, 1018–1033 (2015).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00041-015-9395-0

[49] Carlo Sparaciari, Lídia Del Rio, Carlo Maria Scandolo, Philippe Faist và Jonathan Oppenheim. “Định luật đầu tiên của lý thuyết tài nguyên lượng tử tổng quát”. Lượng tử 4, 259 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-04-30-259

[50] Ryuji Takagi và Bartosz Regula. “Các lý thuyết tài nguyên chung trong cơ học lượng tử và hơn thế nữa: Đặc tính hoạt động thông qua các nhiệm vụ phân biệt”. Vật lý. Mục sư X 9, 031053 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.9.031053

[51] Roy Araiza, Yidong Chen, Marius Junge và Peixue Wu. “Độ phức tạp phụ thuộc vào tài nguyên của các kênh lượng tử” (2023). arXiv:2303.11304.
arXiv: 2303.11304

[52] Luciano Pereira, Alejandro Rojas, Gustavo Cañas, Gustavo Lima, Aldo Delgado và Adán Cabello. “Giao thoa kế đa cổng có độ sâu quang học tối thiểu để ước tính bất kỳ phép biến đổi đơn nhất nào và bất kỳ trạng thái thuần túy nào” (2020). arXiv:2002.01371.
arXiv: 2002.01371

[53] Bryan Eastin và Emanuel Knill. “Hạn chế đối với các bộ cổng lượng tử được mã hóa ngang”. Vật lý. Linh mục Lett. 102, 110502 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.110502

[54] Jonas T Anderson, Guillaume Duclos-Cianci và David Poulin. “Chuyển đổi khả năng chịu lỗi giữa mã lượng tử Steane và Reed-Muller”. Vật lý. Linh mục Lett. 113, 080501 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.080501

[55] Tomas Jochym-O'Connor và Raymond Laflamme. “Sử dụng mã lượng tử ghép nối cho các cổng lượng tử có khả năng chịu lỗi phổ quát”. Vật lý. Linh mục Lett. 112, 010505 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.112.010505

[56] Antonio Acín, J Ignacio Cirac và Maciej Lewenstein. “Sự thẩm thấu vướng víu trong mạng lượng tử”. Nat. Vật lý. 3, 256–259 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys549

[57] H Jeff Kimble. “Internet lượng tử”. Thiên nhiên 453, 1023–1030 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1038 / thiên nhiên07127

[58] Sébastien Perseguers, GJ Lapeyre, D Cavalcanti, M Lewenstein và A Acín. “Sự phân bố sự vướng víu trong mạng lượng tử quy mô lớn”. Dân biểu Prog. Vật lý. 76, 096001 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0034-4885/​76/​9/​096001

[59] C.-H. Cho. “Đĩa chỉnh hình, cấu trúc spin và đối đồng điều Floer của hình xuyến Clifford”. Int. Toán học. Res. Thông báo 2004, 1803–1843 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1155 / S1073792804132716

[60] S.A. Marcon. “Chuỗi Markov: Một cách tiếp cận lý thuyết đồ thị”. Luận án thạc sĩ. Đại học Johannesburg. (2012). url: https://​/​ujcontent.uj.ac.za/​esploro/​outputs/​999849107691.
https://​/​ujcontent.uj.ac.za/​esploro/​outputs/​999849107691

Trích dẫn

[1] Kohdai Kuroiwa, Ryuji Takagi, Gerardo Adesso và Hayata Yamasaki, “Các biện pháp tài nguyên trọng lượng và độ bền mà không hạn chế độ lồi: Nhân chứng đa bản sao và lợi thế vận hành trong lý thuyết tài nguyên lượng tử tĩnh và động”, arXiv: 2310.09321, (2023).

[2] Kohdai Kuroiwa, Ryuji Takagi, Gerardo Adesso và Hayata Yamasaki, “Mọi lượng tử đều giúp ích: Lợi thế vận hành của tài nguyên lượng tử ngoài tính lồi”, arXiv: 2310.09154, (2023).

[3] Gökhan Torun, Onur Pusuluk và Özgür E. Müstecaplıoğlu, “Đánh giá tổng hợp về các lý thuyết tài nguyên dựa trên chính hóa: Thông tin lượng tử và Nhiệt động lực học lượng tử”, arXiv: 2306.11513, (2023).

Các trích dẫn trên là từ SAO / NASA ADS (cập nhật lần cuối thành công 2024 / 01-13 02:14:15). Danh sách có thể không đầy đủ vì không phải tất cả các nhà xuất bản đều cung cấp dữ liệu trích dẫn phù hợp và đầy đủ.

On Dịch vụ trích dẫn của Crossref không có dữ liệu về các công việc trích dẫn được tìm thấy (lần thử cuối cùng 2024 / 01-13 02:14:14).

Bài viết này được xuất bản trong Lượng tử dưới Creative Commons Ghi công 4.0 Quốc tế (CC BY 4.0) giấy phép. Bản quyền vẫn thuộc về chủ sở hữu bản quyền gốc như các tác giả hoặc tổ chức của họ.

Dấu thời gian:

Thêm từ Tạp chí lượng tử