論文の概要: The nonequilibrium cost of accurate information processing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.09369v2
• Date: Wed, 21 Sep 2022 14:13:13 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-21 20:53:01.650431
• Title: The nonequilibrium cost of accurate information processing
• Title（参考訳）: 正確な情報処理の非平衡コスト
• Authors: Giulio Chiribella, Fei Meng, Renato Renner, and Man-Hong Yung
• Abstract要約: 我々は、所定の量の非平衡資源で達成可能な精度の基本的な限界を確立する。 この制限は、量子力学の法則に従う任意の情報処理タスクや任意の情報処理システムに適用される。 応用として、情報の保存、送信、クローニング、消去といった基本的なタスクに対して、非平衡と精度の最適なトレードオフを確立する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.654827623279547
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Accurate information processing is crucial both in technology and in nature. To achieve it, any information processing system needs an initial supply of resources away from thermal equilibrium. Here we establish a fundamental limit on the accuracy achievable with a given amount of nonequilibrium resources. The limit applies to arbitrary information processing tasks and arbitrary information processing systems subject to the laws of quantum mechanics. It is easily computable and is expressed in terms of an entropic quantity, which we name reverse entropy, associated to a time reversal of the information processing task under consideration. The limit is achievable for all deterministic classical computations and for all their quantum extensions. As an application, we establish the optimal tradeoff between nonequilibrium and accuracy for the fundamental tasks of storing, transmitting, cloning, and erasing information. Our results set a target for the design of new devices approaching the ultimate efficiency limit, and provide a framework for demonstrating thermodynamical advantages of quantum devices over their classical counterparts.
• Abstract（参考訳）: 正確な情報処理は技術と自然の両方において重要である。 これを実現するために、あらゆる情報処理システムは熱平衡から資源を最初に供給する必要がある。 ここでは、所定の量の非平衡資源で達成可能な精度の基本的な限界を確立する。 この制限は、量子力学の法則に従う任意の情報処理タスクと任意の情報処理システムに適用される。 容易に計算可能で、考慮中の情報処理タスクの時間反転に関連する逆エントロピー(reverse entropy)というエントロピー量で表現される。 この極限は、すべての決定論的古典計算と全ての量子拡張に対して達成可能である。 本研究では,情報の保存,伝達,クローニング,消去という基本的なタスクにおいて,非平衡と正確性の最適なトレードオフを確立する。 本研究は, 量子デバイスの設計の目標として, 最適効率限界に近づき, 量子デバイスの古典的特性よりも熱力学的優位性を示すためのフレームワークを提供する。

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