論文の概要: Black box work extraction and composite hypothesis testing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.03400v1
• Date: Wed, 3 Jul 2024 18:00:01 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-08 20:20:26.125061
• Title: Black box work extraction and composite hypothesis testing
• Title（参考訳）: ブラックボックスワーク抽出と複合仮説テスト
• Authors: Kaito Watanabe, Ryuji Takagi,
• Abstract要約: ブラックボックスワーク抽出は、量子熱力学において最も中心的なプロセスの1つである。 ブラックボックス設定における最適抽出作業は,複合仮説テストタスクの性能によって完全に特徴づけられることを示す。 また、この物理環境では、合成仮説が特定の相関を含む新しい量子シュタインの補題も示している。
• 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: Work extraction is one of the most central processes in quantum thermodynamics. However, the prior analysis of optimal extractable work has been restricted to a limited operational scenario where complete information about the initial state is given. Here, we introduce a general framework of black box work extraction, which addresses the inaccessibility of information on the initial state. We show that the optimal extractable work in the black box setting is completely characterized by the performance of a composite hypothesis testing task, a fundamental problem in information theory.We employ this general relation to reduce the asymptotic black box work extraction to the quantum Stein's lemma in composite hypothesis testing, allowing us to provide their exact characterization in terms of the Helmholtz free energy. We also show a new quantum Stein's lemma motivated in this physical setting, where a composite hypothesis contains a certain correlation. Our work exhibits the importance of information about the initial state and gives a new interpretation of the quantities in the composite quantum hypothesis testing, encouraging the interplay between the physical settings and the information theory.
• Abstract（参考訳）: ワーク抽出は量子熱力学において最も中心的なプロセスの1つである。 しかし、最適抽出可能な作業の事前解析は、初期状態に関する完全な情報が与えられる限られた運用シナリオに限定されている。 ここでは,ブラックボックス作業抽出の一般的な枠組みを紹介し,初期状態に関する情報の入手不能に対処する。 ブラックボックス設定における最適抽出可能作業は,情報理論の基本的な問題である複合仮説テストタスクの性能によって完全に特徴づけられ,この一般関係を用いて,合成仮説テストにおける量子シュタインの補題への漸近ブラックボックスワーク抽出を削減し,ヘルムホルツ自由エネルギーの観点からそれらの正確な特徴付けを行うことができることを示す。 また、この物理環境では、合成仮説が特定の相関を含む新しい量子シュタインの補題も示している。 本研究は、初期状態に関する情報の重要性を示し、複合量子仮説テストにおける量の新しい解釈を与え、物理設定と情報理論の相互作用を奨励する。

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