論文の概要: Arbitrary Amplification of Quantum Coherence in Asymptotic and Catalytic Transformation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.12338v2
- Date: Sun, 5 May 2024 04:44:59 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-08 01:06:19.517914
- Title: Arbitrary Amplification of Quantum Coherence in Asymptotic and Catalytic Transformation
- Title（参考訳）: 漸近的および触媒的変換における量子コヒーレンスの任意増幅
- Authors: Naoto Shiraishi, Ryuji Takagi,
- Abstract要約: 低コヒーレント状態から良好なコヒーレント状態を作ることができ、与えられたコヒーレント状態が他の状態に変換可能であるかどうかを示す。
局所部分系における所望の状態の準備を目的としたコヒーレンスの変種の場合、初期コヒーレンスの弱さにかかわらず変換の速度は非有界となる。
これを標準設定に適用すると、触媒はコヒーレンス率をゼロから無限に大きく向上させることができる。
- 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: Quantum coherence is one of the fundamental aspects distinguishing classical and quantum theories. Coherence between different energy eigenstates is particularly important, as it serves as a valuable resource under the law of energy conservation. A fundamental question in this setting is how well one can prepare good coherent states from low coherent states and whether a given coherent state is convertible to another one. Here, we show that any low coherent state is convertible to any high coherent state arbitrarily well in two operational settings: asymptotic and catalytic transformations. For a variant of asymptotic coherence manipulation where one aims to prepare desired states in local subsystems, the rate of transformation becomes unbounded regardless of how weak the initial coherence is. In a non-asymptotic transformation with a catalyst, a helper state that locally remains in the original form after the transformation, we show that an arbitrary state can be obtained from any low coherent state. Applying this to the standard asymptotic setting, we find that a catalyst can increase the coherence distillation rate significantly -- from zero to infinite rate. We also prove that such anomalous transformation requires small but non-zero coherence in relevant modes, establishing the condition under which a sharp transition of the operational capability occurs. Our results provide a general characterization of the coherence transformability in these operational settings and showcase their peculiar properties compared to other common resource theories such as entanglement and quantum thermodynamics.
- Abstract（参考訳）: 量子コヒーレンス(quantum coherence)は、古典理論と量子理論を区別する基本的な側面の1つである。
異なるエネルギー固有状態間のコヒーレンス(英語版)は特に重要であり、エネルギー保存の法則の下で貴重な資源として機能する。
この設定における基本的な問題は、低いコヒーレント状態から良質なコヒーレント状態がどれだけうまく準備できるか、そして与えられたコヒーレント状態が他の状態に変換可能であるかどうかである。
ここでは,低コヒーレント状態が任意の高コヒーレント状態に任意に変換可能であることを示す。
局所サブシステムにおける所望の状態の準備を目的とした漸近的コヒーレンス操作の変種の場合、初期コヒーレンスがどれほど弱いかに関わらず、変換の速度は非有界となる。
触媒を用いた非漸近変換において、変換後の原形に局所的に残るヘルパー状態は、任意の状態が任意の低コヒーレント状態から得られることを示す。
これを標準的な漸近条件に適用すると、触媒はコヒーレンス蒸留率を0から無限に大きく向上させることができる。
また、このような異常な変換は、関連するモードでは小さいがゼロでないコヒーレンスを必要とすることを証明し、運用能力の急激な遷移が生じる条件を確立する。
本研究は,これらの運用環境におけるコヒーレンス・トランスフォーマビリティの一般的な特徴と,絡み合いや量子熱力学といった他の一般的な資源理論と比較して,その特異性を示すものである。
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