論文の概要: Universal limitation of quantum information recovery: symmetry versus coherence

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.01876v4
• Date: Mon, 12 Sep 2022 02:22:15 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-09 12:14:53.057808
• Title: Universal limitation of quantum information recovery: symmetry versus coherence
• Title（参考訳）: 量子情報回復の普遍的限界:対称性とコヒーレンス
• Authors: Hiroyasu Tajima, Keiji Saito
• Abstract要約: 任意のリー群対称性を持つスクランブル力学からの情報回復の限界を示す。 我々は、エネルギー保存法の下では、小さなブラックホールからの情報回復の誤差が、完全に蒸発するまで無視できないほど大きいことを厳格に証明する。 この関係はまた、量子情報処理における対称性の制約の統一的なビューを提供する。
• 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 information is scrambled via chaotic time evolution in many-body systems. The recovery of initial information embedded locally in the system from the scrambled quantum state is a fundamental concern in many contexts. From a dynamical perspective, information recovery can measure dynamical instability in quantum chaos, fault-tolerant quantum computing, and the black hole information paradox. This article considers general aspects of quantum information recovery when the scrambling dynamics have conservation laws due to Lie group symmetries. Here, we establish fundamental limitations on the information recovery from scrambling dynamics with arbitrary Lie group symmetries. We show universal relations between information recovery, symmetry, and quantum coherence, which apply to many physical situations. The relations predict that the behavior of the Hayden-Preskill black hole model changes qualitatively under the assumption of the energy conservation law. Consequently, we can rigorously prove that under the energy conservation law, the error of the information recovery from a small black hole remains unignorably large until it completely evaporates. Moreover, even when the black hole is very large, the recovery of information thrown into the black hole is not completed until most of the black hole evaporates. The relations also provide a unified view of the symmetry restrictions on quantum information processing, such as the approximate Eastin-Knill theorem and the Wigner-Araki-Yanase theorem for unitary gates.
• Abstract（参考訳）: 量子情報は多体系におけるカオス的時間発展によってスクランブル化される。 スクランブル量子状態からシステムに局所的に埋め込まれた初期情報の回復は多くの文脈において基本的な関心事である。 動的観点から、情報回復は量子カオス、フォールトトレラント量子コンピューティング、ブラックホール情報パラドックスの動的不安定性を測定することができる。 本稿では,スクランブル力学がリー群対称性による保存則を持つ場合の量子情報回復の一般的な側面について考察する。 本稿では,任意のリー群対称性を持つスクランブルダイナミクスからの情報回復に関する基本的な制限を定式化する。 我々は,多くの物理的状況に適用できる情報回復,対称性,量子コヒーレンスの間の普遍的な関係を示す。 この関係は、エネルギー保存則の仮定の下でヘイデン・プレスキルブラックホールモデルの挙動が質的に変化することを予測している。 したがって、エネルギー保存法の下では、小さなブラックホールからの情報回復の誤差が完全に蒸発するまで無視できないほど大きいことを厳密に証明することができる。 さらに、ブラックホールが非常に大きい場合でも、ブラックホールの大部分が蒸発するまで、ブラックホールに投げ込まれた情報の回復は完了しない。 この関係はまた、量子情報処理における対称性の制限(例えば、近似イージン・クニルの定理やユニタリゲートに対するウィグナー・アラキ・ヤネーゼの定理)の統一的なビューを提供する。

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