論文の概要: Sample Complexity of Black Box Work Extraction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.02673v1
• Date: Tue, 03 Dec 2024 18:47:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-04 15:41:01.775143
• Title: Sample Complexity of Black Box Work Extraction
• Title（参考訳）: ブラックボックス作業抽出のサンプル複雑さ
• Authors: Shantanav Chakraborty, Siddhartha Das, Arnab Ghorui, Soumyabrata Hazra, Uttam Singh,
• Abstract要約: 作業抽出に必要な未知状態のサンプル数を分析する。 未知の状態の1つのコピーだけで、あらゆる作品の抽出がほぼ不可能であることを示す。 本研究は、未知の状態の有効性を量子電池として評価するための、サンプル効率のよいプロトコルを開発する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6990493129893111
• License:
• Abstract: Extracting work from a physical system is one of the cornerstones of quantum thermodynamics. The extractable work, as quantified by ergotropy, necessitates a complete description of the quantum system. This is significantly more challenging when the state of the underlying system is unknown, as quantum tomography is extremely inefficient. In this article, we analyze the number of samples of the unknown state required to extract work. With only a single copy of an unknown state, we prove that extracting any work is nearly impossible. In contrast, when multiple copies are available, we quantify the sample complexity required to estimate extractable work, establishing a scaling relationship that balances the desired accuracy with success probability. Our work develops a sample-efficient protocol to assess the utility of unknown states as quantum batteries and opens avenues for estimating thermodynamic quantities using near-term quantum computers.
• Abstract（参考訳）: 物理系から仕事を抽出することは、量子熱力学の基盤の1つである。 エルゴトロピーによって定量化された抽出可能な研究は、量子系の完全な記述を必要とする。 量子トモグラフィーは極めて非効率であるため、基礎となる系の状態が未知である場合、これははるかに困難である。 本稿では,作業抽出に必要な未知状態のサンプル数を分析する。 未知の状態の1つのコピーだけで、あらゆる作品の抽出がほぼ不可能であることを示す。 対照的に、複数のコピーが利用可能であれば、抽出可能な作業の見積もりに必要なサンプルの複雑さを定量化し、所望の精度と成功確率のバランスをとるスケーリング関係を確立する。 本研究は, 未知状態の有効性を量子電池として評価し, 短期量子コンピュータを用いた熱力学量推定の道を開くための, サンプル効率のよいプロトコルを開発した。

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