論文の概要: Universality and classification of elementary thermal operations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.11223v1
- Date: Mon, 18 Dec 2023 14:15:09 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-20 19:56:23.209803
- Title: Universality and classification of elementary thermal operations
- Title（参考訳）: 基本熱操作の普遍性と分類
- Authors: Pedro Hack and Christian B. Mendl
- Abstract要約: 主な課題は, 基本的熱操作が普遍的であるかどうか, 基本的熱操作が実現可能であるか, という点である。
ここでは、上記の感覚とより弱い感覚の両方において、それらの普遍性を特徴付け、熱的操作を分解する必要がなくなる。
非決定論的プロトコルは、ほとんどのシナリオにおいて決定論的プロトコルよりも熱的操作を再現することを示す。
- 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: Elementary thermal operations are thermal operations that act non-trivially
on at most two energy levels of a system at the same time. They were recently
introduced in order to bring thermal operations closer to experimental
feasibility. A key question to address is whether any thermal operation could
be realized via elementary ones, that is, whether elementary thermal operations
are universal. This was shown to be false in general, although the extent to
which elementary thermal operations are universal remained unknown. Here, we
characterize their universality in both the sense described above and a weaker
one, where we do not require them to decompose any thermal operation, but to be
able to reproduce any input-output pair connected via thermal operations.
Moreover, we do so for the two variants of elementary thermal operations that
have been proposed, one where only deterministic protocols are allowed and one
where protocols can be conditioned via the realization of a random variable,
and provide algorithms to emulate thermal operations whenever their elementary
counterparts are (weakly or not) universal. Lastly, we show that
non-deterministic protocols reproduce thermal operations better than
deterministic ones in most scenarios, even when they are not universal. Along
the way, we relate elementary thermal operations to random walks on graphs.
- Abstract（参考訳）: 基本的な熱操作は、システムの最大2つのエネルギーレベルで同時に非自明に作用する熱操作である。
熱操作を実験可能なものにするために最近導入された。
主な課題は, 基本的熱操作が普遍的であるかどうか, 基本的熱操作が実現可能であるか, という点である。
これは一般には誤りであることが示されているが、基本的な熱操作が普遍的である範囲は分かっていない。
ここでは、上記の感覚とより弱い感覚の両方において、それらの普遍性を特徴付け、熱操作を分解する必要はなく、熱操作を介して接続された任意の入出力ペアを再現することができる。
さらに, 提案した2つの基本熱演算の変種に対して, 決定論的プロトコルのみを許容し, ランダム変数の実現によりプロトコルを条件付けできる場合と, 基本熱演算が普遍的である場合(弱さの有無)に, 熱演算をエミュレートするアルゴリズムを提供する。
最後に, 非決定論的プロトコルは, 普遍的でない場合でも, 決定論的プロトコルよりも熱的操作を再現することを示す。
その過程で、基本的な熱操作とグラフ上のランダムウォークを関連付ける。
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