論文の概要: Characterizing quantum coherence based on the negativity and nonreality of the Kirkwood-Dirac quasiprobability

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.09162v1
• Date: Sun, 17 Sep 2023 05:29:49 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-19 17:12:41.472348
• Title: Characterizing quantum coherence based on the negativity and nonreality of the Kirkwood-Dirac quasiprobability
• Title（参考訳）: カークウッド・ディラック準確率の負性および非現実性に基づく量子コヒーレンスの特徴付け
• Authors: Agung Budiyono, Joel F. Sumbowo, Mohammad K. Agusta and Bagus E. B. Nurhandoko
• Abstract要約: 量子コヒーレンス(quantum coherence)は、量子力学の非古典的特徴である。 我々は、KD準確率の実際の部分の非現実性と負性の両方に基づいて、コヒーレンスを忠実に定量化する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In recent years, there is a huge interest in the characterization, quantification and manipulation of quantum coherence, a defining nonclassical feature of quantum mechanics, by regarding it as a resource in quantum information processing. On the other hand, since the early days, there has been a research program using the nonclassical values of some quasiprobability distributions, i.e., those that deviate from the conventional real and nonnegative probability, to indicate the nonclassical aspects of quantum phenomena. Previously, we linked this two nonclassical aspects, showing that quantum coherence of a quantum state can indeed be quantitatively characterized by using the imaginary part of the associated Kirkwood-Dirac (KD) quasiprobability. Noting the fact that the real part of the KD quasiprobability appears independently of the imaginary part, and its negativity has been used to characterize quantumness in different areas of quantum science and technology, it is reasonable to ask if the negativity of the KD quasiprobability too can be used to quantitatively characterize quantum coherence. An affirmative answer is argued in the present work by developing a faithfull quantitifer of coherence based on both the nonreality and the negativity of the real part of the KD quasiprobability, satisfying certain desirable requirements. It gives a lower bound to the $l_1$-norm coherence and the uncertainty arising in the projective measurement associated with the incoherent orthonormal basis quantified by the Tsallis entropy. Moreover, it is upper bounded by the state purity. We then sketch its direct estimation in laboratory and discuss an application for the characterization of static susceptibility.
• Abstract（参考訳）: 近年、量子情報処理の資源として、量子力学の非古典的特徴である量子コヒーレンスの特性、量子化、操作に大きな関心が寄せられている。 一方、初期の頃から、量子現象の非古典的な側面を示すために、いくつかの準確率分布の非古典的な値、すなわち従来の実確率と非負確率から逸脱する値を用いた研究プログラムが存在する。 これまで、この2つの非古典的側面を関連付け、量子状態の量子コヒーレンスをカークウッド-ディラック(kd)準確率の虚部を用いて定量的に特徴づけることができることを示した。 KD準確率の真の部分は想像的部分とは独立に現れ、その負性性は量子科学と技術の異なる領域における量子性を特徴づけるのに使われてきたという事実に言及し、KD準確率の負性も量子コヒーレンスを定量的に特徴づけることが出来るかどうかを問うのは合理的である。 肯定的な答えは、ある要求を満たすKD準確率の実際の部分の非現実性と負性の両方に基づいてコヒーレンスを忠実に定量化することで議論される。 これは、l_1$-ノルムコヒーレンスに対する下限を与え、tsallisエントロピーによって定量化された非コヒーレント正規直交基底に関連する射影的測定で生じる不確実性を与える。 さらに、国家の純度に上限づけられている。 次に,実験室での直接推定をスケッチし,静的感受性評価への応用について検討する。

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