論文の概要: Robustness- and weight-based resource measures without convexity restriction: Multicopy witness and operational advantage in static and dynamical quantum resource theories
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.09321v3
- Date: Tue, 23 Apr 2024 14:31:58 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-24 19:55:12.571409
- Title: Robustness- and weight-based resource measures without convexity restriction: Multicopy witness and operational advantage in static and dynamical quantum resource theories
- Title（参考訳）: 凸性制限のないロバストネスおよび重みに基づく資源測定:静的および動的量子資源理論におけるマルチコピー証人および運用上の優位性
- Authors: Kohdai Kuroiwa, Ryuji Takagi, Gerardo Adesso, Hayata Yamasaki,
- Abstract要約: 凸性制限のない一般QRTにおけるロバスト性および重みに基づく尺度の特性評価
我々は,従来の凸QRTの範囲を超えて,ロバストネスと重みに基づく手法の有用性を確立する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.3124513975412255
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum resource theories (QRTs) provide a unified framework to analyze quantum properties as resources for achieving advantages in quantum information processing. The generalized robustness and the weight of resource have been gaining increasing attention as useful resource quantifiers. However, the existing analyses of these measures were restricted to the cases where convexity of the set of free states is assumed, and physically motivated resources do not necessarily satisfy this restriction. In this paper, we give characterizations of robustness- and weight-based measures in general QRTs without convexity restriction through two different yet related approaches. On the one hand, we characterize the generalized robustness and the weight of resource by introducing a nonlinear witness. We show a general construction of new witness observables that detect the resourcefulness of a given state from multiple copies of the state and, using these witnesses, we provide operational interpretations of the above resource measures even without any convexity assumption. On the other hand, we find that the generalized robustness and the weight of resource can also be interpreted as the worst-case maximum advantage in variants of channel-discrimination and channel-exclusion tasks, respectively, where the set of free states consists of several convex subsets corresponding to multiple restrictions. We further extend these results to QRTs for quantum channels and quantum instruments. These characterizations show that every quantum resource exhibits an advantage for the corresponding tasks, even in general QRTs without convexity assumption. Thus, we establish the usefulness of robustness-based and weight-based techniques beyond the conventional scope of convex QRTs, leading to a better understanding of the general structure of QRTs.
- Abstract（参考訳）: 量子資源理論(QRT)は、量子情報処理の利点を達成するために、量子特性をリソースとして分析するための統一的なフレームワークを提供する。
汎用ロバスト性と資源の重みは有用な資源定量化器として注目されている。
しかし、これらの対策の既存の分析は、自由状態の集合の凸性を仮定する場合に限られており、物理的に動機付けられた資源はこの制限を必ずしも満たさない。
本稿では,2つの異なるアプローチによる凸性制限を伴わない一般QRTにおいて,ロバストネスと重みに基づく尺度の特性について述べる。
一方,不規則な証人を導入することで,資源の強靭性と重みを特徴付ける。
本報告では,国家の複数のコピーから与えられた状態の資源性を検出する新たな証人観測器の一般構築について述べるとともに,これらの証人を用いて,凸性仮定がなくても,上記の資源対策の運用的解釈を行う。
一方, 一般化されたロバスト性と資源の重みは, 複数の制約に対応する複数の凸部分集合からなるチャネル識別タスクとチャネル排除タスクの変種において, 最悪の場合の最大の利点と解釈できる。
さらに、これらの結果を量子チャネルや量子機器のQRTに拡張する。
これらの特徴は、全ての量子資源が、凸性仮定のない一般のQRTにおいても、対応するタスクに有利であることを示している。
そこで,従来の凸QRTの範囲を超えて,ロバストネスと重みに基づく技術の有用性を確立し,QRTの一般的な構造をよりよく理解する。
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