論文の概要: Comparing the quantum switch and its simulations with
energetically-constrained operations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.01952v1
- Date: Wed, 3 Aug 2022 10:00:05 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-02 10:14:23.237928
- Title: Comparing the quantum switch and its simulations with
energetically-constrained operations
- Title（参考訳）: 量子スイッチとそのシミュレーションとエネルギー的に制約された演算の比較
- Authors: Marco Fellous-Asiani, Rapha\"el Mothe, L\'ea Bresque, Hippolyte
Dourdent, Patrice A. Camati, Alastair A. Abbott, Alexia Auff\`eves and Cyril
Branciard
- Abstract要約: 量子演算が光物質相互作用モデルによって物理的に記述される状況を考える。
我々のモデルでは、量子スイッチはシミュレーションよりも一定の量のエネルギーに対してより優れた性能を発揮する。
因果重畳の既知の計算や通信の利点に加えて、我々の研究はそれらの潜在的なエネルギー的優位性に関する新しい疑問を提起する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Quantum mechanics allows processes to be superposed, leading to a genuinely
quantum lack of causal structure. For example, the process known as the quantum
switch applies two operations ${\cal A}$ and ${\cal B}$ in a superposition of
the two possible orders, ${\cal A}$ before ${\cal B}$ and ${\cal B}$ before
${\cal A}$. Experimental implementations of the quantum switch have been
challenged by some on the grounds that the operations ${\cal A}$ and ${\cal B}$
were implemented more than once, thereby simulating indefinite causal order
rather than actually implementing it. Motivated by this debate, we consider a
situation in which the quantum operations are physically described by a
light-matter interaction model. When one restricts the energy available for the
implementations, an imperfect operation creating correlations between a
"target" system and its environment is implemented instead, allowing one to
distinguish processes using different numbers of operations. We consider such
an energetically-constrained scenario and compare the quantum switch to one of
its natural simulations, where each operation is implemented twice. Considering
a commuting-vs-anticommuting unitary discrimination task, we find that within
our model the quantum switch performs better, for some fixed amount of energy,
than its simulation. In addition to the known computational or communication
advantages of causal superpositions, our work raises new questions about their
potential energetic advantages.
- Abstract（参考訳）: 量子力学はプロセスの重畳を可能にし、真に量子的な因果構造の欠如につながる。
例えば、量子スイッチ (quantum switch) と呼ばれるプロセスは、2つの演算 ${\cal a}$ と ${\cal b}$ を2つの可能な順序の重ね合わせとして適用し、${\cal a}$ と ${\cal b}$ の前に${\cal a}$ を割り当てる。
量子スイッチの実験的な実装は、${\cal a}$ と ${\cal b}$ の操作が1回以上実装されたという理由で、実際に実装するよりも不定因果順序をシミュレートする。
この議論により、量子演算が光-物質相互作用モデルによって物理的に記述される状況を考える。
実装に利用可能なエネルギーを制限すると、「ターゲット」システムと環境との相関関係を作る不完全な操作が代わりに実装され、異なる操作数でプロセスを区別することができる。
このようなエネルギー的に制約されたシナリオを考慮し、量子スイッチを自然シミュレーションの1つと比較し、各操作を2回実施する。
可換vs-反可換ユニタリ識別タスクを考えると、我々のモデルでは、量子スイッチはそのシミュレーションよりも一定のエネルギー量で優れた性能を示すことが分かる。
因果重畳の既知の計算や通信の利点に加えて、我々の研究はそれらの潜在的なエネルギー的優位性に関する新しい疑問を提起する。
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