論文の概要: Consequences of preserving reversibility in quantum superchannels

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2003.05682v5
• Date: Tue, 27 Apr 2021 12:26:58 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-29 08:32:50.480882
• Title: Consequences of preserving reversibility in quantum superchannels
• Title（参考訳）: 量子超チャネルにおける可逆性保存の効果
• Authors: Wataru Yokojima, Marco T\'ulio Quintino, Akihito Soeda, Mio Murao
• Abstract要約: 複数のスロットを持つ量子スーパーチャネルは、独立した量子演算を入力として取る決定論的変換である。 可逆性保存条件は、2つのスロットを持つ全ての純超チャネルを、ユニタリな演算のみからなる量子回路か、2つのユニタリな量子回路のコヒーレントな重ね合わせのいずれかに制限することを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.014524824655106
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Similarly to quantum states, quantum operations can also be transformed by means of quantum superchannels, also known as process matrices. Quantum superchannels with multiple slots are deterministic transformations whichtake independent quantum operations as inputs. While they are enforced to respect the laws of quantum mechanics, the use of input operations may lack a definite causal order, and characterizations of general superchannels in terms of quantum objects with a physical implementation have been missing. In this paper, we provide a mathematical characterization for pure superchannels with two slots (also known as bipartite pure processes), which are superchannels preserving the reversibility of quantum operations. We show that the reversibility preserving condition restricts all pure superchannels with two slots to be either a quantum circuit only consisting of unitary operations or a coherent superposition of two unitary quantum circuits where the two input operations are differently ordered. The latter may be seen as a generalization of the quantum switch, allowing a physical interpretation for pure two-slot superchannels. An immediate corollary is that purifiable bipartite processes cannot violate device-independent causal inequalities.
• Abstract（参考訳）: 量子状態と同様に、量子演算はプロセス行列としても知られる量子超チャネルによっても変換できる。 複数のスロットを持つ量子スーパーチャネルは、独立した量子演算を入力とする決定論的変換である。 それらは量子力学の法則を尊重するために強制されているが、入力演算の使用には明確な因果順序が欠如しており、物理的実装を持つ量子オブジェクトの観点からの一般的な超チャネルの特性が欠落している。 本稿では、量子演算の可逆性を保つスーパーチャネルである2つのスロット(二成分純粋プロセスとも呼ばれる)を持つ純粋超チャネルの数学的特徴付けを提案する。 可逆性保存条件により、2つのスロットを持つすべての純超チャネルは、ユニタリ演算のみからなる量子回路か、2つの入力操作が異なる順序を持つ2つのユニタリ量子回路のコヒーレント重ね合わせのいずれかに制限される。 後者は量子スイッチの一般化と見なすことができ、純粋な2スロット超チャネルの物理的解釈を可能にする。 即ち、精製可能な二成分プロセスはデバイス非依存因果不等式を破ることができない。

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