論文の概要: Hierarchy of Qubit Dynamical Maps in the Presence of Symmetry and Coherence

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.04790v1
• Date: Fri, 05 Sep 2025 04:04:34 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-08 14:27:25.471565
• Title: Hierarchy of Qubit Dynamical Maps in the Presence of Symmetry and Coherence
• Title（参考訳）: 対称性とコヒーレンスを考慮したQubit Dynamical Mapsの階層構造
• Authors: Unnati Akhouri,
• Abstract要約: U(1)保存は、パウリ弦の電荷保存を通じて量子熱力学的操作を制約することを証明する。 我々のノーゴー定理は、U(1)力学が対角的な熱状態から局所的コヒーレンスを生成できないことを示している。 作業抽出と状態判別性における測定可能な熱力学的優位性を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We investigate the relationship between symmetries and thermodynamic transformations by analyzing how global energy conservation and coherence resources affect the local dynamics of subsystems. We prove that U(1) conservation fundamentally constrains quantum thermodynamic operations through charge conservation of Pauli strings. Our no-go theorem shows that U(1) dynamics cannot generate local coherence from diagonal thermal states, restricting thermal operations to phase-covariant maps. Breaking this hierarchy requires environmental coherence with odd charge parity that couples unequal energy states. We establish the minimal resource requirements through a two-qubit construction that achieves Gibbs-preserving transformations beyond thermal operations. We demonstrate measurable thermodynamic advantages in work extraction and state distinguishability, revealing the fundamental role of quantum coherence in enhancing thermodynamic performance.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,大域的エネルギー保存とコヒーレンス資源がサブシステムの局所力学に与える影響を分析することによって,対称性と熱力学変換の関係について検討する。 U(1)保存は、パウリ弦の電荷保存を通じて量子熱力学的操作を根本的に制限することを証明する。 我々のノーゴー定理は、U(1)力学が対角的な熱状態から局所コヒーレンスを生成できないことを示し、熱演算を位相共変写像に制限する。 この階層を破るには、不等エネルギー状態と結合する奇数電荷パリティとの環境コヒーレンスが必要となる。 熱演算以外のギブス保存変換を実現する2ビット構成により、最小限の資源要求を確立する。 作業抽出と状態識別性における測定可能な熱力学的優位性を実証し,熱力学的性能向上における量子コヒーレンスの基本的役割を明らかにした。

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