論文の概要: Quantum circuits with classical versus quantum control of causal order
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.08796v3
- Date: Mon, 19 Jun 2023 13:02:02 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-22 08:29:48.378344
- Title: Quantum circuits with classical versus quantum control of causal order
- Title（参考訳）: 因果順序の古典的対量子制御をもつ量子回路
- Authors: Julian Wechs, Hippolyte Dourdent, Alastair A. Abbott, Cyril Branciard
- Abstract要約: 入力操作間の明確な因果順序を尊重する量子スーパーマップは、固定階量子回路に対応することが知られている。
ここでは、固定順序の場合を自然に一般化する2つの新しいタイプの回路を同定する。
因果順序を量子的に制御した量子回路は、明確に定義された因果順序と互換性のある「因果相関」しか生成できないことを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum supermaps are transformations that map quantum operations to quantum
operations. It is known that quantum supermaps which respect a definite,
predefined causal order between their input operations correspond to
fixed-order quantum circuits. A systematic understanding of the physical
interpretation of more general types of quantum supermaps--in particular, those
incompatible with a definite causal structure--is however lacking. Here we
identify two new types of circuits that naturally generalise the fixed-order
case and that likewise correspond to distinct classes of quantum supermaps,
which we fully characterise. We first introduce "quantum circuits with
classical control of causal order", in which the order of operations is still
well-defined, but not necessarily fixed in advance: it can in particular be
established dynamically, in a classically-controlled manner, as the circuit is
being used. We then consider "quantum circuits with quantum control of causal
order", in which the order of operations is controlled coherently. The
supermaps described by these classes of circuits are physically realisable, and
the latter encompasses all known examples of physically realisable processes
with indefinite causal order, including the celebrated "quantum switch".
Interestingly, it also contains new examples arising from the combination of
dynamical and coherent control of causal order, and we detail explicitly one
such process. Nevertheless, we show that quantum circuits with quantum control
of causal order can only generate "causal" correlations, compatible with a
well-defined causal order. We furthermore extend our considerations to
probabilistic circuits that produce also classical outcomes, and we demonstrate
by an example how our characterisations allow us to identify new advantages for
quantum information processing tasks that could be demonstrated in practice.
- Abstract（参考訳）: 量子スーパーマップは、量子演算を量子演算にマッピングする変換である。
入力操作間の明確な因果順序を尊重する量子スーパーマップは、固定階量子回路に対応することが知られている。
より一般的な量子スーパーマップの物理的解釈の体系的な理解(特に、明確な因果構造に相容れないもの)は欠如している。
ここでは、固定順序の場合を自然に一般化し、同様に量子スーパーマップの異なるクラスに対応する2つの新しいタイプの回路を同定する。
まず「因果順序を古典的に制御した量子回路」を導入し、操作順序はいまだよく定義されているが、必ずしも事前に固定されていない:特に、回路が使われているように、古典的に制御された方法で動的に確立することができる。
次に、「因果順序の量子制御をもつ量子回路」について考察し、操作順序を整合的に制御する。
これらの回路のクラスによって記述されるスーパーマップは物理的に実現可能であり、後者は「量子スイッチ」を含む不定因果順序を持つ物理的に実現可能なプロセスのすべての既知の例を含んでいる。
興味深いことに、それはまた、因果順序の動的およびコヒーレント制御の組み合わせから生じる新しい例を含み、これらのプロセスを明示的に詳述する。
それでも、因果順序の量子制御を持つ量子回路は、明確に定義された因果順序と互換性のある「因果相関」しか生成できないことを示す。
さらに、古典的な結果をもたらす確率回路への考察をさらに拡張し、我々の特性化によって、実際に実証できる量子情報処理タスクの新たな利点をいかに特定できるかを例に示します。
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