論文の概要: General framework of quantum complementarity from a measurement-based perspective

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.00958v3
• Date: Sat, 15 Jul 2023 08:07:48 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-07-19 00:18:13.647074
• Title: General framework of quantum complementarity from a measurement-based perspective
• Title（参考訳）: 計測に基づく量子相補性の一般的な枠組み
• Authors: Shan Huang, Wen-Bo Liu, Yundu Zhao, Hua-Lei Yin, Zeng-Bing Chen, and Shengjun Wu
• Abstract要約: 我々は、情報排除関係の形で量子補完性を実証するための一般的な枠組みを開発する。 複数の測定値に対する情報ゲインの重み付けに関する基本的な制限値を得る。 さらに、波動粒子の双対性は本質的には情報相補性の特別な形式であることを解明する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.22595548272672
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: One of the most remarkable features of quantum physics is that attributes of quantum objects, such as the wave-like and particle-like behaviors of light, can be complementary in the sense that they are equally real but cannot be observed simultaneously. Characterization of complementarity highlighting its manifestations in quantum measurements is crucial both conceptually and practically. Here, we develop a general framework for demonstrating quantum complementarity in the form of information exclusion relations (IERs). Specifically, inspired by the operational invariant information measure of quantum systems [Phy. Rev. Lett. 83, 3354 (1999)] we introduce a concise measure of information gain for individual generalized measurements on quantum systems. We obtain basic limits on the weighted sum of information gains over multiple measurements, both with and without memory. Notably, these limits are saturated by arbitrary quantum states under complete sets of mutually unbiased measurements, well capturing Bohr's idea that the totality of complementary properties together is informationally complete. We further elucidate that the wave-particle duality is essentially a special form of information complementarity. Moreover, we explore the implications of IERs for entropic uncertainty relations (EURs). We propose an extended form of R\'{e}nyi EURs that provides lower bounds on the weighted sum of entropies over multiple measurements. Optimizing these weights offers practical advantages without additional quantum costs.
• Abstract（参考訳）: 量子物理学の最も顕著な特徴の1つは、光の波のような振る舞いや粒子のような振る舞いのような量子物体の属性が、それらが等しく現実であるが同時に観測できないという意味で相補的であることである。 量子測定における相補性の特徴は概念的にも実用的にも不可欠である。 本稿では,情報排他関係(IER)の形での量子相補性を示すための一般的なフレームワークを開発する。 具体的には,量子システムの操作的不変情報測度 [phy. rev. lett. 83, 3354 (1999)] に着想を得て,量子システム上の個々の一般化された測定値に対する情報ゲインの簡潔な尺度を提案する。 記憶の有無に関わらず,複数の測定値から得られる情報の総和の重み付けに関する基本的な限界を得る。 特に、これらの極限は、相互に偏った測定の完全な集合の下で任意の量子状態によって飽和し、相補的な性質の総和が情報的に完備であるというボーアの考えをうまく捉えている。 さらに、波動粒子の双対性は本質的には情報相補性の特別な形式であることを解明する。 さらに, エントロピー不確実性関係(EUR)に対するIERの影響について検討する。 本稿では,複数の測定値に対するエントロピーの重み付き和の下限を与える r\'{e}nyi eurs の拡張形式を提案する。 これらの重みを最適化することは、追加の量子コストなしで実用的な利点をもたらす。

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