論文の概要: Gibbs-preserving operations requiring infinite amount of quantum coherence

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.03479v2
• Date: Sun, 06 Oct 2024 01:55:49 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-08 13:10:04.890705
• Title: Gibbs-preserving operations requiring infinite amount of quantum coherence
• Title（参考訳）: 無限量の量子コヒーレンスを必要とするギブス保存演算
• Authors: Hiroyasu Tajima, Ryuji Takagi,
• Abstract要約: 熱力学的資源を必要とするギブス保存操作が無数に存在することを示す。 我々の下限はほぼ緊密であり、実装するチャネルによって引き起こされるエネルギー変化に関連する量を特定している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: Gibbs-preserving operations have been studied as one of the standard free processes in quantum thermodynamics. Although they admit a simple mathematical structure, their operational significance has been unclear due to the potential hidden cost to implement them using an operatioanlly motivated class of operations, such as thermal operations. Here, we show that this hidden cost can be infinite -- we present a family of Gibbs-preserving operations that cannot be implemented by thermal operations aided by any finite amount of quantum coherence. Our result implies that there are uncountably many Gibbs-preserving operations that require unbounded thermodynamic resources to implement, raising a question about employing Gibbs-preserving operations as available thermodynamics processes. This finding is a consequence of the general lower bounds we provide for the coherence cost of approximately implementing a certain class of Gibbs-preserving operations with a desired accuracy. We find that our lower bound is almost tight, identifying a quantity -- related to the energy change caused by the channel to implement -- as a fundamental quantifier characterizing the coherence cost for the approximate implementation of Gibbs-preserving operations.
• Abstract（参考訳）: ギブス保存操作は量子熱力学における標準自由過程の1つとして研究されている。 単純な数学的構造は認めているが、熱操作のようなオペティオアンリーに動機づけられた操作を用いてそれらを実装するための潜在的な隠れたコストのために、その運用上の重要性は明らかでない。 ここでは、この隠れたコストが無限であることを示し、有限量の量子コヒーレンスによって支援される熱的操作によって実現できないギブス保存操作の族を示す。 以上の結果から,非有界熱力学資源を必要とするギブス保存操作が無数に存在することが示唆され,ギブス保存操作を利用可能な熱力学プロセスとして利用することに関する疑問が提起された。 この発見は、所望の精度でギブス保存操作のクラスを概ね実装するコヒーレンスコストに対して提供される一般的な下界の結果である。 我々の下限はほぼ厳密であり、チャネルが実装するエネルギー変化に関連する量を、ギブス保存操作の近似的な実装のコヒーレンスコストを特徴付ける基本的な量化器として同定する。

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