論文の概要: Quantum measurements constrained by the third law of thermodynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.06024v1
- Date: Tue, 13 Sep 2022 14:22:26 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-26 19:26:35.948346
- Title: Quantum measurements constrained by the third law of thermodynamics
- Title（参考訳）: 熱力学第三法則に制約された量子測定
- Authors: M. Hamed Mohammady and Takayuki Miyadera
- Abstract要約: 量子状態では、熱力学の第3法則は純粋な状態の到達不能を意味する。
このような法則が一般可観測物の測定をいかに制限するかを考察する。
- 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: In the quantum regime, the third law of thermodynamics implies the
unattainability of pure states. As shown recently, such unattainability implies
that a measuring apparatus can only be prepared in a highly mixed state, and so
a unitary interaction with such an apparatus can never implement an ideal
projective measurement of a non-degenerate self-adjoint operator. In this
paper, we introduce an operational formulation of the third law for the most
general class of physical transformations, the violation of which is both
necessary and sufficient for the preparation of pure states; such
transformations are a generalisation of rank non-decreasing channels.
Subsequently, we investigate how such a law constrains measurements of general
observables, or POVMs. We identify several desirable properties of measurements
which are simultaneously enjoyed by ideal projective measurements -- and are
hence all ruled out by the third law in such a case -- and determine if the
third law allows for these properties to obtain for general measurements of
general observables and, if so, under what conditions. It is shown that while
the third law rules out some of these properties for all observables, others
may be enjoyed by observables that are sufficiently ``unsharp''.
- Abstract（参考訳）: 量子状態では、熱力学の第3法則は純粋な状態の到達不能を意味する。
このような非持続性は、測定装置が高度に混合された状態でしか作成できないことを意味しており、そのような装置とのユニタリ相互作用は、非退化自己共役作用素の理想的な投影的測定を決して実行できない。
本稿では,最も一般的な物理変換に対して,第3法則の運用的定式化を導入し,その違反は純粋状態の生成に必要かつ十分であり,そのような変換は階数非減少チャネルの一般化である。
その後、そのような法則が一般観測値(POVM)の測定をいかに制限するかを考察する。
理想的な射影測定によって同時に楽しめ、従って第3法則によって全て除外される測定の望ましい性質を同定し、第3法則がこれらの性質を一般可観測物の一般的な測定のために得ることができるかどうかを判断する。
第三法則は、すべての可観測性に対してこれらの性質のいくつかを除外するが、その他は十分 ‘unsharp'' である可観測性によって享受される。
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