論文の概要: Catalysis always degrades external quantum correlations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.02376v1
• Date: Sat, 4 Mar 2023 10:41:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-07 20:04:45.908478
• Title: Catalysis always degrades external quantum correlations
• Title（参考訳）: 触媒は常に外部量子相関を劣化させる
• Authors: Seok Hyung Lie, Nelly H. Y. Ng
• Abstract要約: 外部システムと量子的に相関した系が、結合状態が任意の繰り返し可能な量子測定によって必然的に摂動されるようにし、一般の量子チャネルに対しても同じ性質を持つことを示す。 即ち、完全な量子系は、その環境との相関の測度が任意に低い場合でも、量子過程を触媒できない。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Catalysts used in quantum resource theories need not be in isolation and therefore are possibly correlated with external systems, which the agent does not have access to. Do such correlations help or hinder catalysis, and does the classicality or quantumness of such correlations matter? To answer this question, we first focus on the existence of a non-invasively measurable observable that yields the same outcomes for repeated measurements, since this signifies macro-realism, a key property distinguishing classical systems from quantum systems. We show that a system quantumly correlated with an external system so that the joint state is necessarily perturbed by any repeatable quantum measurement, also has the same property against general quantum channels. Our full characterization of such systems called totally quantum systems, solves the open problem of characterizing tomographically sensitive systems raised in [Lie and Jeong, Phys. Rev. Lett. 130, 020802 (2023)]. An immediate consequence is that a totally quantum system cannot catalyze any quantum process, even when a measure of correlation with its environment is arbitrarily low. It generalizes to a stronger result, that the mutual information of totally quantum systems cannot be used as a catalyst either. These results culminate in the conclusion that, out of the correlations that a generic quantum catalyst has with its environment, only classical correlations allow for catalysis, and therefore using a correlated catalyst is equivalent to using an ensemble of uncorrelated catalysts.
• Abstract（参考訳）: 量子資源理論で用いられる触媒は孤立している必要はなく、そのためエージェントがアクセスできない外部系と相関する可能性がある。 このような相関は触媒作用を阻害し、そのような相関の古典性や量子性は重要か? この疑問に答えるために、我々はまず、古典的なシステムと量子システムとを区別する鍵となる性質であるマクロリアリズムを示すため、繰り返し測定で同じ結果をもたらす非侵襲的に測定可能な観測物の存在に焦点を当てる。 その結果, 結合状態が任意の反復可能な量子測定によって常に摂動されるように, 外部系と量子相関した系は一般量子チャネルに対して同じ性質を持つことがわかった。 完全量子システムと呼ばれるそのようなシステムの完全な特徴付けは、[Lie and Jeong, Phys. Rev. 130, 020802 (2023)]で提起されたトモグラフィーに敏感なシステムを特徴づけるというオープンな問題を解決する。 直接の結果として、完全な量子系は、その環境との相関の尺度が任意に低い場合でも、いかなる量子過程も触媒できない。 これは、完全量子系の相互情報も触媒として使用できないという、より強い結果へと一般化する。 これらの結果から, 一般量子触媒と環境との相関から, 古典的相関だけで触媒分解が可能であり, 相関触媒は非相関触媒のアンサンブルと等価である,という結論が得られた。

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