論文の概要: Information Transport in Classic-Quantum Hybrid System

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.07870v1
• Date: Mon, 11 Aug 2025 11:41:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-12 21:23:29.065591
• Title: Information Transport in Classic-Quantum Hybrid System
• Title（参考訳）: 古典的量子ハイブリッドシステムにおける情報伝達
• Authors: Julian Rapp, Radhika H. Joshi, Alwin van Steensel, Yuli V. Nazarov, Mohammad H. Ansari,
• Abstract要約: エントロピーや絡み合いのような量子情報科学における多くの重要な量は密度行列の非線形関数である。 標準開系アプローチは密度行列の1つのコピーだけを進化させ、そのような量のダイナミクスを追跡することは不可能である。 ここでは、このアプローチを量子システムと古典環境との強い結合に拡張する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Many important quantities in quantum information science, such as entropy and entanglement, are non-linear functions of the density matrix and cannot be expressed as operator observables. Standard open-system approaches evolve only a single copy of the density matrix, making it impossible to track the dynamics of such quantities. A formalism proposed by some of the present authors addressed this challenge by evolving multiple virtual replicas, but was limited to the weak-coupling regime. Here, we extend this approach to strong coupling between a quantum system and classical environments. The resulting multi-replica master equation enables direct evaluation of entropy flow and related metrics in strongly hybridized quantum-classical systems. Our results show that quantum coherence and hybridization jointly suppress net entropy transfer, creating a thermodynamic bottleneck. This framework provides a general tool for studying entropy dynamics and guiding the design of more robust, resource-efficient quantum hardware.
• Abstract（参考訳）: エントロピーや絡み合いのような量子情報科学において重要な量の多くは密度行列の非線形関数であり、作用素可観測関数として表すことはできない。 標準開系アプローチは密度行列の1つのコピーだけを進化させ、そのような量のダイナミクスを追跡することは不可能である。 現在の著者の何人かによって提唱された形式主義は、複数の仮想レプリカを進化させることによってこの問題に対処したが、弱い結合体制に限られていた。 ここでは、このアプローチを量子システムと古典環境との強い結合に拡張する。 結果として得られるマルチレプリカマスター方程式は、強いハイブリッド化量子古典系のエントロピーフローと関連するメトリクスを直接評価することができる。 以上の結果から,量子コヒーレンスとハイブリダイゼーションがネットエントロピー伝達を抑制することが示唆され,熱力学的ボトルネックが生じる。 このフレームワークはエントロピー力学を研究し、より堅牢でリソース効率の良い量子ハードウェアの設計を導くための一般的なツールを提供する。

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