Resource-motoren

Resource-motoren

Tijdstempel: 10 januari 2024 8:23 uur
Bronmotoren PlatoBlockchain Data Intelligence. Verticaal zoeken. Ai.

Hanna Wojewódka-Ściążko1,2, Zbigniew Puchała2en Kamil Korzekwa3

1Instituut voor Wiskunde, Universiteit van Silezië in Katowice, Bankowa 14, 40-007 Katowice, Polen
2Instituut voor Theoretische en Toegepaste Informatica, Poolse Academie van Wetenschappen, Bałtycka 5, 44-100 Gliwice, Polen
3Faculteit Natuurkunde, Sterrenkunde en Toegepaste Computerwetenschappen, Jagiellonian Universiteit, 30-348 Krakau, Polen

Vind je dit artikel interessant of wil je het bespreken? Scite of laat een reactie achter op SciRate.

Abstract

In dit artikel willen we de analogie tussen thermodynamica en kwantumbronnentheorieën een stap verder brengen. Eerdere inspiraties waren voornamelijk gebaseerd op thermodynamische overwegingen met betrekking tot scenario's met een enkel warmtebad, waarbij een belangrijk deel van de thermodynamica werd verwaarloosd, waarbij warmtemotoren worden bestudeerd die tussen twee baden bij verschillende temperaturen werken. Hier onderzoeken we de prestaties van hulpbronnenmotoren, die de toegang tot twee warmtebaden bij verschillende temperaturen vervangen door twee willekeurige beperkingen op staatstransformaties. Het idee is om de werking van een tweetakt-warmtemotor te imiteren, waarbij het systeem om beurten naar twee agenten (Alice en Bob) wordt gestuurd, en zij het kunnen transformeren met behulp van hun beperkte reeks vrije bewerkingen. We stellen verschillende vragen en behandelen deze, waaronder of een resource engine wel of niet een volledige reeks kwantumoperaties of alle mogelijke toestandstransformaties kan genereren, en hoeveel slagen daarvoor nodig zijn. We leggen ook uit hoe het beeld van de hulpbronnenmotor een natuurlijke manier biedt om twee of meer hulpbronnentheorieën samen te voegen, en we bespreken in detail de fusie van twee hulpbronnentheorieën van de thermodynamica met twee verschillende temperaturen, en twee hulpbronnentheorieën over coherentie met betrekking tot twee verschillende bases. .

► BibTeX-gegevens

► Referenties

[1] Paul CW Davies. "Thermodynamica van zwarte gaten". Rep. Prog. Fys. 41, 1313 (1978).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0034-4885/​41/​8/​004

[2] Daniel M. Zuckerman. “Statistische fysica van biomoleculen: een inleiding”. CRC-pers. (2010).
https: / / doi.org/ 10.1201 / b18849

[3] Jevgenii Mikhailovich Lifshitz en Lev Petrovich Pitaevskii. “Statistische fysica: theorie van de gecondenseerde toestand”. Deel 9. Elsevier. (1980).
https://​/​doi.org/​10.1016/​C2009-0-24308-X

[4] Charles H Bennett. "De thermodynamica van berekeningen - een overzicht". Int. J. Theor. Fys. 21, 905-940 (1982).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF02084158

[5] Robin Giles. "Wiskundige grondslagen van de thermodynamica". Pergamon-pers. (1964).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​C2013-0-05320-0

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

[7] Ryszard Horodecki, Paweł Horodecki, Michał Horodecki en Karol Horodecki. "Kwantumverstrengeling". Ds. Mod. Fysiek. 81, 865-942 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.81.865

[8] T. Baumgratz, M. Cramer en MB Plenio. “Het kwantificeren van coherentie”. Fys. Ds. Lett. 113, 140401 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.140401

[9] ik. Marvië. "Symmetrie, asymmetrie en kwantuminformatie". Proefschrift. Universiteit van 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 en Joseph Emerson. "De hulpbronnentheorie van kwantumberekeningen met stabilisatoren". Nieuwe J. Phys. 16, 013009 (2014).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​16/​1/​013009

[11] Charles H. Bennett, Herbert J. Bernstein, Sandu Popescu en Benjamin Schumacher. “Concentratie van gedeeltelijke verstrengeling door lokale operaties”. Fys. Rev. A 53, 2046 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.53.2046

[12] SJ van Enk. "Het kwantificeren van de bron van het delen van een referentiekader". Fys. Rev.A 71, 032339 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.032339

[13] Eric Chitambar en Min-Hsiu Hsieh. "Het relateren van de hulpbronnentheorieën van verstrengeling en kwantumcoherentie". Fys. Ds. Lett. 117, 020402 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.117.020402

[14] Daniel Jonathan en Martin B. Plenio. "Door verstrengeling ondersteunde lokale manipulatie van pure kwantumtoestanden". Fys. Ds. Lett. 83, 3566 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.3566

[15] Kaifeng Bu, Uttam Singh en Junde Wu. "Katalytische coherentietransformaties". Fys. Rev.A 93, 042326 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.93.042326

[16] Michał Horodecki, Jonathan Oppenheim en Ryszard Horodecki. "Zijn de wetten van de verstrengelingstheorie thermodynamisch?". Fys. Ds. Lett. 89, 240403 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.89.240403

[17] Tomáš Gonda en Robert W Spekkens. ‘Monotonen in algemene hulpbronnentheorieën’. Compositionaliteit 5 (2023).
https: / / doi.org/ 10.32408 / Compositionality-5-7

[18] Fernando GSL Brandao en Martin B Plenio. "Verstrengelingstheorie en de tweede wet van de thermodynamica". Nat. Fys. 4, 873-877 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys1100

[19] Wataru Kumagai en Masahito Hayashi. “Verstrengelingsconcentratie is onomkeerbaar”. Fys. Ds. Lett. 111, 130407 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.111.130407

[20] Kamil Korzekwa, Christopher T Chubb en Marco Tomamichel. "Onomkeerbaarheid vermijden: resonante conversies van kwantumbronnen ontwerpen". Fys. Ds. Lett. 122, 110403 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.110403

[21] Ludovico Lami en Bartosz Regula. “Er is toch geen tweede wet van verstrengelingsmanipulatie”. Nat. Fys. 19, 184–189 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41567-022-01873-9

[22] Nelly Huei Ying Ng, Mischa Prebin Woods en Stephanie Wehner. "De Carnot-efficiëntie overtreffen door imperfect werk te extraheren". Nieuwe J. Phys. 19, 113005 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aa8ced

[23] Hiroyasu Tajima en Masahito Hayashi. "Effect van eindige grootte op optimale efficiëntie van warmtemotoren". Fys. E 96, 012128 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.96.012128

[24] Mohit Lal Bera, Maciej Lewenstein en Manabendra Nath Bera. "Het bereiken van Carnot-efficiëntie met warmtemotoren op kwantum- en nanoschaal". Npj Quantum Inf. 7 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-021-00366-6

[25] Friedemann Tonner en Günter Mahler. "Autonome kwantumthermodynamische machines". Fys. E 72, 066118 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.72.066118

[26] Mark T Mitchison. "Quantum thermische absorptiemachines: koelkasten, motoren en klokken". Contemp. Fys. 60, 164–187 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00107514.2019.1631555

[27] M. Lostaglio, D. Jennings en T. Rudolph. "Beschrijving van kwantumcoherentie in thermodynamische processen vereist beperkingen die verder gaan dan vrije energie". Nat. Gemeenschappelijk. 6, 6383 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms7383

[28] M. Horodecki en J. Oppenheim. ‘Fundamentele beperkingen voor de thermodynamica op kwantum- en nanoschaal’. Nat. Gemeenschappelijk. 4, 2059 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms3059

[29] D. Janzing, P. Wocjan, R. Zeier, R. Geiss en Th. Bet. "Thermodynamische kosten van betrouwbaarheid en lage temperaturen: aanscherping van het principe van Landauer en de tweede wet". Int. J. Theor. Fys. 39, 2717-2753 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1023 / A: 1026422630734

[30] E. Ruch, R. Schranner en T.H. Seligman. ‘Generalisatie van een stelling door Hardy, Littlewood en Pólya’. J. Wiskunde. Anaal. Appl. 76, 222–229 (1980).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0022-247X(80)90075-X

[31] Matteo Lostaglio, David Jennings en Terry Rudolph. "Thermodynamische hulpbronnentheorieën, niet-commutativiteit en maximale entropieprincipes". Nieuwe J. Phys. 19, 043008 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aa617f

[32] Matteo Lostaglio, Álvaro M Alhambra en Christopher Perry. "Elementaire thermische operaties". Kwantum 2, 52 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2018-02-08-52

[33] J. Åberg. "Kwantificerende superpositie" (2006). arXiv:quant-ph/​0612146.
arXiv: quant-ph / 0612146

[34] Alexander Streltsov, Gerardo Adesso en Martin B. Plenio. "Colloquium: Kwantumcoherentie als hulpbron". Rev. Mod. Fys. 89, 041003 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.89.041003

[35] Viswanath Ramakrishna, Kathryn L. Flores, Herschel Rabitz en Raimund J. Ober. "Kwantumcontrole door ontleding van SU(2)". Fys. Rev.A 62, 053409 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.62.053409

[36] Seth Lloyd. “Bijna elke kwantumlogische poort is universeel”. Fys. Ds. Lett. 75, 346 (1995).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.75.346

[37] Nik Wever. "Over de universaliteit van bijna elke kwantumlogische poort". J. Wiskunde. Fys. 41, 240–243 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.533131

[38] F. Lowenthal. "Uniforme eindige generatie van de rotatiegroep". Rotsachtige berg J. Math. 1, 575-586 (1971).
https:/​/​doi.org/​10.1216/​RMJ-1971-1-4-575

[39] F. Lowenthal. "Uniforme eindige generatie van SU(2) en SL(2, R)". Canada. J. Wiskunde. 24, 713-727 (1972).
https://​/​doi.org/​10.4153/​CJM-1972-067-x

[40] M. Hamada. “Het minimum aantal rotaties rond twee assen voor het construeren van een willekeurig vaste rotatie”. R. Soc. Open Wetenschap. 1 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rsos.140145

[41] K. Korzekwa, D. Jennings en T. Rudolph. “Operationele beperkingen op staatsafhankelijke formuleringen van trade-off relaties tussen kwantumfouten en verstoringen”. Fys. Rev.A 89, 052108 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.89.052108

[42] Martin Idel en Michael M. Wolf. "Sinkhorn-normaalvorm voor unitaire matrices". Lineaire 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 en K. Życzkowski. “Zekerheidsrelaties, wederzijdse verstrengeling en niet-verplaatsbare spruitstukken”. Fys. Rev.A 92, 032109 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.92.032109

[44] Z.I. Borevich en S.L. Krupetskij. "Subgroepen van de unitaire groep die de groep diagonale matrices bevatten". J. Sov. Wiskunde. 17, 1718-1730 (1981).
https: / / doi.org/ 10.1007 / BF01465451

[45] M. Schmid, R. Steinwandt, J. Müller-Quade, M. Rötteler en T. Beth. "Een matrix ontleden in circulante en diagonale factoren". Lineaire algebra-appl. 306, 131–143 (2000).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​S0024-3795(99)00250-5

[46] O. Häggström. “Einde Markov-ketens en algoritmische toepassingen”. Studententeksten van de London Mathematical Society. Cambridge University Press. (2002).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511613586

[47] Víctor López Pastor, Jeff Lundeen en Florian Marquardt. "Willekeurige optische golfevolutie met Fourier-transformaties en fasemaskers". Opt. Express 29, 38441–38450 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1364 / OE.432787

[48] Marko Huhtanen en Allan Perämäki. "Matrices in het product van circulante en diagonale matrices verwerken". J. Fourier anaal. 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 en Jonathan Oppenheim. "De eerste wet van algemene theorieën over kwantumbronnen". Kwantum 4, 259 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-04-30-259

[50] Ryuji Takagi en Bartosz Regula. ‘Algemene hulpbronnentheorieën in de kwantummechanica en daarbuiten: operationele karakterisering via discriminatietaken’. Fys. Rev. X 9, 031053 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.9.031053

[51] Roy Araiza, Yidong Chen, Marius Junge en Peixue Wu. “Hulpbronnenafhankelijke complexiteit van kwantumkanalen” (2023). arXiv:2303.11304.
arXiv: 2303.11304

[52] Luciano Pereira, Alejandro Rojas, Gustavo Cañas, Gustavo Lima, Aldo Delgado en Adán Cabello. "Interferometers met meerdere poorten met minimale optische diepte voor het benaderen van elke unitaire transformatie en elke zuivere toestand" (2020). arXiv:2002.01371.
arXiv: 2002.01371

[53] Bryan Eastin en Emanuel Knill. "Beperkingen op transversaal gecodeerde kwantumpoortsets". Fys. Ds. Lett. 102, 110502 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.110502

[54] Jonas T Anderson, Guillaume Duclos-Cianci en David Poulin. "Fouttolerante conversie tussen de kwantumcodes van Steane en Reed-Muller". Fys. Ds. Lett. 113, 080501 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.080501

[55] Tomas Jochym-O'Connor en Raymond Laflamme. "Aaneengeschakelde kwantumcodes gebruiken voor universele fouttolerante kwantumpoorten". Fys. Ds. Lett. 112, 010505 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.112.010505

[56] Antonio Acín, J Ignacio Cirac en Maciej Lewenstein. ‘Verstrengelingspercolatie in kwantumnetwerken’. Nat. Fys. 3, 256-259 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys549

[57] H Jeff Kimble. “Het kwantuminternet”. Natuur 453, 1023–1030 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature07127

[58] Sébastien Perseguers, GJ Lapeyre, D Cavalcanti, M Lewenstein en A Acín. "Verdeling van verstrengeling in grootschalige kwantumnetwerken". Rep. Prog. Fys. 76, 096001 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0034-4885/​76/​9/​096001

[59] C.-H. Cho. "Holomorfe schijven, spinstructuren en Floer-cohomologie van de Clifford-torus". Int. Wiskunde. Res. Mededelingen 2004, 1803-1843 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1155 / S1073792804132716

[60] S.A. Marcon. “Markov-ketens: een grafentheoretische benadering”. Masterproef. Universiteit van Johannesburg. (2012). url: https://​/​ujcontent.uj.ac.za/​esploro/​outputs/​999849107691.
https://​/​ujcontent.uj.ac.za/​esploro/​outputs/​999849107691

Geciteerd door

[1] Kohdai Kuroiwa, Ryuji Takagi, Gerardo Adesso en Hayata Yamasaki, "Elk kwantum helpt: operationeel voordeel van kwantumbronnen die verder gaan dan convexiteit", arXiv: 2310.09154, (2023).

[2] Kohdai Kuroiwa, Ryuji Takagi, Gerardo Adesso en Hayata Yamasaki, "Robuustheid en gewicht van hulpbronnen zonder beperking van de convexiteit: getuige van meerdere kopieën en operationeel voordeel in statische en dynamische kwantumbronnentheorieën", arXiv: 2310.09321, (2023).

[3] Gökhan Torun, Onur Pusuluk en Özgür E. Müstecaplıoğlu, “Een compendieus overzicht van op majorisatie gebaseerde hulpbronnentheorieën: kwantuminformatie en kwantumthermodynamica”, arXiv: 2306.11513, (2023).

Bovenstaande citaten zijn afkomstig van SAO / NASA ADS (laatst bijgewerkt met succes 2024-01-11 14:12:48). De lijst is mogelijk onvolledig omdat niet alle uitgevers geschikte en volledige citatiegegevens verstrekken.

On De door Crossref geciteerde service er zijn geen gegevens gevonden over het citeren van werken (laatste poging 2024-01-11 14:12:46).

Dit artikel is gepubliceerd in Quantum onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationaal (CC BY 4.0) licentie. Het auteursrecht blijft berusten bij de oorspronkelijke houders van auteursrechten, zoals de auteurs of hun instellingen.

Tijdstempel:

Meer van Quantum Journaal