論文の概要: Quantum Coding with Finite Thermodynamic Resources

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.14561v2
• Date: Fri, 2 Aug 2024 16:38:55 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-05 18:43:16.403922
• Title: Quantum Coding with Finite Thermodynamic Resources
• Title（参考訳）: 有限熱力学資源を用いた量子符号化
• Authors: Jake Xuereb, Tiago Debarba, Marcus Huber, Paul Erker,
• Abstract要約: 量子直接符号化(英語版)あるいはシューマッハ圧縮(英語版)はシャノン理論の考えを一般化し、フォン・ノイマンのエントロピーに操作的意味を与え、qubitという用語を確立した。 量子情報を圧縮するために熱力学的資源がいかに必要か、そして、どのようにしてそのタスクを実行する能力を制限するかを示す。 我々は、これらの2つのエージェントが生成するエントロピーについて、それらが使用するリソースを量子熱力学冷却プロトコルに関連付けることにより、圧縮プロトコルを通して洞察を与える。
• 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 direct coding or Schumacher compression generalised the ideas of Shannon theory, gave an operational meaning to the von Neumann entropy and established the term qubit. But remembering that information processing is carried out by physical processes prompts one to wonder what thermodynamic resources are required to compress quantum information and how they constrain one's ability to perform this task. That is, if Alice and Bob only have access to thermal quantum states and clocks with finite accuracy, how well can they measure, encode and decode pure quantum state messages? In this work we examine these questions by modelling Alice's typical measurement as a unitary involving a measurement probe, investigating imperfect timekeeping on encoding and decoding and considering the role of temperature in Bob's appended qubits. In doing so, we derive fidelity bounds for this protocol involving the correlations Alice can form with their measurement probe, the variance of the clock's ticks and the temperature of Bob's qubits. Finally, we give an insight into the entropy produced by these two agents throughout the compression protocol by relating the resources they use to a quantum thermodynamic cooling protocol.
• Abstract（参考訳）: 量子直接符号化(英語版)あるいはシューマッハ圧縮(英語版)はシャノン理論の考えを一般化し、フォン・ノイマンのエントロピーに操作的意味を与え、qubitという用語を確立した。 しかし、その情報処理が物理的プロセスによって実行されることを思い出すと、量子情報の圧縮に必要な熱力学的資源と、そのタスクを実行する能力の制約について疑問を抱くようになる。 つまり、アリスとボブが有限の精度で熱量子状態や時計にしかアクセスできないなら、純粋な量子状態のメッセージを計測、エンコード、復号できるだろうか? 本研究では、Aliceの典型的な測定を測定プローブを含むユニタリとしてモデル化し、符号化と復号における不完全時間保持を検証し、Bobの付加量子ビットにおける温度の役割を考察する。 そうすることで、アリスが測定プローブで生成できる相関、時計のくちばしのばらつき、ボブの量子ビットの温度を含むこのプロトコルの忠実性境界を導出する。 最後に、これらの2つのエージェントが生成するエントロピーについて、それらが使用するリソースを量子熱力学冷却プロトコルに関連付けることにより、圧縮プロトコルを通して考察する。

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