論文の概要: Second Law of Entanglement Manipulation with Entanglement Battery

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.10599v1
• Date: Fri, 17 May 2024 07:55:04 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-20 16:42:27.402904
• Title: Second Law of Entanglement Manipulation with Entanglement Battery
• Title（参考訳）: アンタングルバッテリを用いた第2法則
• Authors: Ray Ganardi, Tulja Varun Kondra, Nelly H. Y. Ng, Alexander Streltsov,
• Abstract要約: 量子情報科学の始まり以来の中心的な疑問は、2つの遠い当事者が1つの絡み合った状態を別の状態に変換する方法である。 絡み合った状態変換は、古典的熱力学におけるカルノーサイクルの性質を反映して、レジームで可逆的に実行できると推測されている。 本稿では, 量子状態変換を容易にする補助量子システムであるエンタングルメント・バッテリの概念について検討する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 41.94295877935867
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: A central question since the beginning of quantum information science is how two distant parties can convert one entangled state into another. Answers to these questions enable us to optimize the performance of tasks such as quantum key distribution and quantum teleportation, since certain entangled states are more useful than others for these applications. It has been conjectured that entangled state transformations could be executed reversibly in an asymptotic regime, mirroring the reversible nature of Carnot cycles in classical thermodynamics. While a conclusive proof of this conjecture has been missing so far, earlier studies excluded reversible entanglement manipulation in various settings. In this work, we investigate the concept of an entanglement battery, an auxiliary quantum system that facilitates quantum state transformations without a net loss of entanglement. We establish that reversible manipulation of entangled states is achievable through local operations when augmented with an entanglement battery. In this setting, two distant parties can convert any entangled state into another of equivalent entanglement. The rate of asymptotic transformation is quantitatively expressed as a ratio of the entanglement present within the quantum states involved. Different entanglement quantifiers give rise to unique principles governing state transformations, effectively constituting diverse manifestations of a "second law" of entanglement manipulation. Our methods provide a solution to the long-standing open question regarding the reversible manipulation of entangled states and are also applicable to entangled systems involving more than two parties, and to other quantum resource theories, including quantum thermodynamics.
• Abstract（参考訳）: 量子情報科学の始まり以来の中心的な疑問は、2つの遠い当事者が1つの絡み合った状態を別の状態に変換する方法である。 これらの疑問に対する答えは、量子鍵分布や量子テレポーテーションのようなタスクのパフォーマンスを最適化することを可能にする。 絡み合った状態変換は漸近的に可逆的に実行され、古典的熱力学におけるカルノーサイクルの可逆性を反映していると推測されている。 これまでのところ、この予想の確定的な証明は失われているが、以前の研究では様々な環境での可逆的絡み合いの操作は除外されていた。 本研究では, 量子状態変換を容易にする補助量子システムである絡みバッテリの概念を, 絡みバッテリの純損失を伴わずに検討する。 我々は、絡み合った状態の可逆的な操作が、絡み合ったバッテリーで強化された場合、局所的な操作によって達成可能であることを証明した。 この設定では、2つの遠いパーティは、任意の絡み合った状態を等価な絡み合いの別の状態に変換することができる。 漸近変換の速度は、関連する量子状態内の絡み合いの比として定量的に表される。 異なる絡み合い量化器は、状態変換を規定する独自の原則を生み出し、効果的に絡み合い操作の「第二の法則」の多様な表象を構成する。 提案手法は, 絡み合った状態の可逆的操作に関する長年にわたるオープンな問題に対する解法を提供するとともに, 2つ以上のパーティを含む絡み合ったシステムや, 量子熱力学を含む他の量子資源理論にも適用可能である。

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