論文の概要: Thermodynamic criteria for signaling in quantum channels

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.20428v1
• Date: Wed, 25 Jun 2025 13:40:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-26 21:00:42.757574
• Title: Thermodynamic criteria for signaling in quantum channels
• Title（参考訳）: 量子チャネルにおけるシグナリングの熱力学的基準
• Authors: Yutong Luo, Simon Milz, Felix C. Binder,
• Abstract要約: 量子チャネルの加熱傾向が、そのシグナル伝達能力とその逆をいかに制限するかを考察する。 量子チャネルのシグナル伝達能力は, 温度保存により上界, 熱伝達により下界となることがわかった。 我々はこの相互作用を量子スイッチの例に示し、実装可能な量子チャネルの信号化能力と熱度との明確なトレードオフを明らかにする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Signaling quantum channels are fundamental to quantum communication, enabling the transfer of information from input to output states. In contrast, thermalisation erases information about the initial state. This raises a crucial question: How does the thermalising tendency of a quantum channel constrain its signaling power and vice versa? In this work, we address this question by considering three thermodynamic tasks associated with a quantum channel: the generation, preservation, and transmission of athermality. We provide faithful measures for athermality generation and athermality preservation of quantum channels, and prove that their difference quantifies athermality transmission. Analysing these thermodynamic tasks, we find that the signaling ability of a quantum channel is upper-bounded by its athermality preservation and lower-bounded by its athermality transmission, thereby establishing a fundamental relationship between signaling and thermodynamic properties of channels for quantum communication. We demonstrate this interplay for the example of the quantum switch, revealing an explicit trade-off between the signaling ability and athermality of the quantum channels it can implement.
• Abstract（参考訳）: 量子チャネルのシグナルは量子通信の基本であり、入力から出力状態への情報の転送を可能にする。 対照的に、熱化は初期状態に関する情報を消去する。 量子チャネルの加熱傾向は、そのシグナルのパワーをどのように制限するか、またその逆は、重要な問題を引き起こす。 本研究では, 量子チャネルに付随する3つの熱力学的タスクである, 熱物性の生成, 保存, 伝達を考慮し, この問題に対処する。 本研究は, 量子チャネルの熱電率生成と熱電率保存を忠実に測定し, その差が熱電率伝達を定量化することを示す。 これらの熱力学的タスクを解析したところ、量子チャネルの信号化能力は熱的保存により上界、熱的伝達により下界となり、量子通信のためのチャネルの信号化と熱力学的特性の基本的な関係が確立されることがわかった。 我々はこの相互作用を量子スイッチの例に示し、実装可能な量子チャネルの信号化能力と熱度との明確なトレードオフを明らかにする。

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