論文の概要: Tabletop Reversibility of Processes, and Product-Preserving Maps
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.13909v1
- Date: Sat, 26 Aug 2023 15:56:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-29 18:04:00.281516
- Title: Tabletop Reversibility of Processes, and Product-Preserving Maps
- Title（参考訳）: プロセスのテーブルトップ可逆性と製品保存マップ
- Authors: Clive Cenxin Aw, Lin Htoo Zaw, Maria Balanz\'o-Juand\'o and Valerio
Scarani
- Abstract要約: 2つのレシピは、古典的および量子形式論の両方において、厳密に同一であることを示す。
逆チャネルが適切に定義されている場合、製品保存はテーブルトップの可逆性に十分な条件であるが必要ではないことを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: Irreversibility, crucial in both thermodynamics and information theory, is
naturally studied by comparing the evolution -- the (forward) channel -- with
an associated reverse -- the reverse channel. There are two natural ways to
define this reverse channel. Using logical inference, the reverse channel is
the Bayesian retrodiction (the Petz recovery map in the quantum formalism) of
the original one. Alternatively, we know from physics that every irreversible
process can be modeled as an open system: one can then define the corresponding
closed system by adding a bath ("dilation"), trivially reverse the global
reversible process, and finally remove the bath again. We prove that the two
recipes are strictly identical, both in the classical and in the quantum
formalism, once one accounts for correlations formed between system and the
bath. Having established this, we define and study special classes of maps:
product-preserving maps (including generalized thermal maps), for which no such
system-bath correlations are formed for some states; and tabletop
time-reversible maps, when the reverse channel can be implemented with the same
devices as the original one. We establish several general results connecting
these classes, and a very detailed characterization when both the system and
the bath are one qubit. In particular, we show that when reverse channels are
well-defined, product-preservation is a sufficient but not necessary condition
for tabletop reversibility; and that the preservation of local energy spectra
is a necessary and sufficient condition to generalized thermal operations.
- Abstract（参考訳）: 熱力学と情報理論の両方において重要な可逆性は、(前)チャネルと関連する逆チャネルの進化を比較することによって自然に研究されている。
この逆チャネルを定義するには2つの自然な方法がある。
論理的推論を用いて、逆チャネルは元のベイズ回帰(量子形式論におけるペッツ回復写像)である。
また物理学では、すべての可逆過程が開システムとしてモデル化できることが分かっている: 対応する閉システムを定義するには、浴槽(拡張)を追加し、大域可逆過程を自明に反転させ、最終的に浴槽を再び取り除く。
2つのレシピは、古典と量子形式の両方において、システムと浴の間に形成された相関を考慮に入れれば、厳密に同一であることが証明される。
これを確立した後、マップの特別なクラスを定義し、研究する: 製品保存マップ(一般化された熱写像を含む)は、ある状態に対してそのようなシステム・バス相関を形成せず、テーブルトップの時間反転可能なマップは、逆チャネルを元のものと同一のデバイスで実装できる。
これらのクラスを繋ぐいくつかの一般的な結果を確立し、システムと浴槽の両方が1キュービットである場合の詳細な特徴付けを行う。
特に, 逆チャネルが適切に定義されている場合, 製品保存はテーブルトップ可逆性に十分な条件であるが, 局所エネルギースペクトルの保存は一般的な熱操作に必要な条件であることを示す。
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