論文の概要: Global-Local Duality of Energetic Control Cost in Multipartite Quantum Correlated Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.21881v1
• Date: Wed, 28 May 2025 01:56:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-29 17:35:50.362008
• Title: Global-Local Duality of Energetic Control Cost in Multipartite Quantum Correlated Systems
• Title（参考訳）: 多部量子関連システムにおけるエネルギー制御コストのグローバルローカル双対性
• Authors: Rui Guan, Junjie Liu, Jian-Hua Jiang,
• Abstract要約: マルチパート量子相関系 (MQCS) は様々な量子情報処理に広く利用されている。 ここでは熱浴に弱結合した任意のMQCSの普遍的熱力学関係を明らかにする。 これらの関係を用いて, MQCSsの量子的特徴として, 有限時間での整形制御コストについて, 多部相関の正確な役割を解明する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.746549054479983
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Multipartite quantum correlated systems (MQCSs) are widely utilized in diverse quantum information tasks, where their sophisticated control inherently incurs energetic costs. However, the fundamental characteristics of these control costs remain elusive, largely due to the lack of thermodynamic descriptions capable of capturing the full complexities of MQCSs. Here, we uncover universal thermodynamic relations for arbitrary MQCSs weakly coupled to a thermal bath, establishing an intrinsic global-local duality of control costs. Using these relations, we elucidate the exact role of multipartite correlation--a defining quantum feature of MQCSs--in shaping control costs at finite times. We also demonstrate that the relative magnitude between global and local control costs is undetermined, which perplexes the cost management of MQCSs under finite-time controls. Our results are numerically corroborated with applications to experimentally realizable multi-qubit systems undergoing finite-time qubit reset processes.
• Abstract（参考訳）: マルチパート量子相関系(MQCS)は様々な量子情報タスクで広く利用されており、その高度な制御は本質的にエネルギーコストを発生させる。 しかしながら、これらの制御コストの基本的特性は、MQCSの完全な複雑さを捉えることのできる熱力学的な記述が欠如していることから、いまだ解明されていない。 そこで,熱浴に弱結合した任意のMQCSの普遍的熱力学関係を明らかにし,制御コストの本質的なグローバルな双対性を確立する。 これらの関係を用いて, MQCSsの量子的特徴として, 有限時間での整形制御コストについて, 多部相関の正確な役割を解明する。 また、グローバルな制御コストとローカルな制御コストの相対的な大きさは未決定であり、有限時間制御下でのMQCSのコスト管理を複雑化することを示した。 この結果は,有限時間量子リセット過程における実測可能なマルチキュービットシステムへの応用と数値的に相関する。

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