論文の概要: Designing a Universal Quantum Switch for Arbitrary Quantum Dynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.19037v1
• Date: Fri, 26 Jul 2024 18:34:48 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-30 20:02:28.962594
• Title: Designing a Universal Quantum Switch for Arbitrary Quantum Dynamics
• Title（参考訳）: 任意量子ダイナミクスのためのユニバーサル量子スイッチの設計
• Authors: Priya Ghosh, Kornikar Sen, Ujjwal Sen,
• Abstract要約: 量子スイッチは、CP分割可能、CP分割可能、さらにはCP分割可能ダイナミクスからP分割可能ダイナミクスを構築できることを示す。 この結果から, 量子スイッチは, CP可分, CP可分, およびP可分ダイナミクスをCP可分ダイナミクスから構築できることが示唆された。
• 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: A quantum switch is a superoperator that, in general, creates a superposition of various causal orders of two or more quantum dynamics that are all divisible in the complete positivity (CP) sense. We introduce a process that we term as the universal quantum switch (UQS), which unlike conventional quantum switches, allows for the construction of a quantum switch that can superpose different causal orders of any set of quantum dynamics, regardless of their CP-divisibility. Our approach also enables the construction of a quantum switch while considering a single environment connected with the system, in contrast to the traditional one. Moreover, we show the UQS provides more advantages in performance for a certain state discrimination task compared to traditional quantum switches. The next question that we address is the following: What is the CP-divisibility characteristic of a dynamics built by acting a quantum switch on CP-divisible or -indivisible dynamics? In this regard, an example is presented where the dynamics created by the action of the UQS on two CP-indivisible dynamics is CP-indivisible. Additionally, we prove a necessary and sufficient condition for the channel created by acting the traditional quantum switch on two CP-divisible dynamics to be CP-divisible. Furthermore, we present some examples of CP-divisible dynamics on which, when the usual quantum switch is operated, the resulting dynamics not only becomes CP-indivisible but also turns into P-indivisible. Our findings demonstrate that quantum switches can build CP-divisible, CP-indivisible, and even P-indivisible dynamics from CP-divisible dynamics, underscoring the versatility of this technique.
• Abstract（参考訳）: 量子スイッチ (quantum switch) は、一般に2つ以上の量子力学の様々な因果順序の重ね合わせを生成するスーパー演算子である。 我々は、従来の量子スイッチとは異なり、CPの多様性に関わらず、任意の量子力学の異なる因果順序を重畳できる量子スイッチを構築することができる、普遍量子スイッチ(UQS)と呼ばれるプロセスを導入する。 提案手法は,従来のシステムとは対照的に,システムに接続された単一環境を考慮した量子スイッチの構築を可能にする。 さらに、UQSは、従来の量子スイッチと比較して、特定の状態判別タスクに対して、より優れた性能を提供することを示す。 次の疑問は次のとおりである: CP-divisionibility characteristic of a dynamics built by act a quantum switch on CP-divisionible or-indivisionible dynamics? この点に関して、UQS の 2 つの CP-可分力学に対する作用によって生成される力学が CP-可分であるような例を示す。 さらに、従来の量子スイッチを2つのCP分割力学に作用させ、CP分割可能なチャネルに必要かつ十分な条件を証明した。 さらに、通常の量子スイッチを動作させると、結果のダイナミクスはCP分割可能となるだけでなく、P分割可能となるようなCP分割可能ダイナミクスの例を示す。 以上の結果から, 量子スイッチは, CP分割可能, CP分割可能, およびP分割可能ダイナミクスを生成できることを示すとともに, この手法の汎用性を裏付けるものである。

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