論文の概要: Error and Disturbance as Irreversibility with Applications: Unified Definition, Wigner--Araki--Yanase Theorem and Out-of-Time-Order Correlator

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.14172v2
• Date: Fri, 27 Sep 2024 08:05:51 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-11-09 14:28:50.412963
• Title: Error and Disturbance as Irreversibility with Applications: Unified Definition, Wigner--Araki--Yanase Theorem and Out-of-Time-Order Correlator
• Title（参考訳）: 不可逆性としての誤差と外乱:統一定義、ウィグナー-アーナキ-ヤナーゼ理論および時間外相関器
• Authors: Haruki Emori, Hiroyasu Tajima,
• Abstract要約: 熱力学および量子情報理論における不可逆性に関する知識を、量子測定における誤差と乱れに適用する。 定量的なウィグナー-アラキ-ヤネーゼ定理を任意の定義や過程の誤りや乱れに拡張する。
• 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: Since the proposal of Heisenberg's uncertainty principle, error and disturbance of quantum measurements have been fundamental notions in quantum physics. As is often the case when defining physical quantities in quantum physics, there is no single way to define these two notions, and many independent definitions of them have been given. Here, we establish a novel formulation defining the error and disturbance as special cases of the irreversibility in quantum processes. The formulation enables us to apply the knowledge of irreversibility in stochastic thermodynamics and quantum information theory to the error and disturbance in quantum measurements. To demonstrate this strength, we provide three byproducts: First, we unify the existing formulations of error and disturbance. Second, we extend the quantitative Wigner--Araki--Yanase theorem -- a universal restriction on measurement implementation under a conservation law -- to errors and disturbances of arbitrary definitions and processes. Third, we reveal that our formulation covers the out-of-time-orderd-correlator -- a measure of quantum chaos in a quantum many-body system -- as the irreversibility in analogy with the measurement context, and provide its experimental evaluation method.
• Abstract（参考訳）: ハイゼンベルクの不確実性原理の提案以来、量子測定の誤りと乱れは量子物理学の基本的な概念となっている。 量子物理学において物理量を定義する場合と同様に、これらの2つの概念を定義する単一の方法はなく、多くの独立した定義が与えられている。 ここでは、量子過程における不可逆性の特別な場合として、誤差と乱れを定義する新しい定式化を確立する。 この定式化により、確率的熱力学と量子情報理論における不可逆性の知識を量子測定の誤差と乱れに適用することができる。 この強さを示すために、我々は3つの副産物を提供する: まず、既存の誤りと乱れの定式化を統一する。 第二に、量的ウィグナー・アラキ・ヤナーゼ定理(保存法に基づく測定実施に関する普遍的な制限)を任意の定義やプロセスの誤りや乱れに拡張する。 第三に、我々の定式化は、量子多体系における量子カオスの尺度であるアウト・オブ・タイム・オーダード・コレレータ(out-of-time-orderd-correlator)を、測定コンテキストと類似の不可逆性としてカバーし、その実験的評価方法を提供する。

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