論文の概要: Quantum Coherence and Anomalous Work Extraction in Qubit Gate Dynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.09320v2
- Date: Tue, 28 Oct 2025 10:41:56 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-29 15:35:36.098688
- Title: Quantum Coherence and Anomalous Work Extraction in Qubit Gate Dynamics
- Title（参考訳）: クビットゲートダイナミクスにおける量子コヒーレンスと異常な作業抽出
- Authors: Francesco Perciavalle, Nicola Lo Gullo, Francesco Plastina,
- Abstract要約: 一般化された循環型量子進化における作業抽出におけるコヒーレンスの寄与を定量化する枠組みを開発する。
特に、準確率分布の負性性により、個々のプロセスがエネルギーゲインと関連付けられている場合でも、作業が抽出されるという直感的なシナリオに焦点を当てる。
深部量子回路の準確率構造を解析し、全回路の作業統計と構成ゲートの作業統計を関連付ける構成関係を確立する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We develop a framework based on the Kirkwood-Dirac quasiprobability distribution to quantify the contribution of coherence to work extraction during generic, cyclic quantum evolutions. In particular, we focus on ``anomalous processes'', counterintuitive scenarios in which, due to the negativity of the quasiprobability distribution, work can be extracted even when individual processes are associated with energy gain. Applying this framework to qubits undergoing sequences of single- and two-qubit gate operations, we identify specific conditions under which such anomalous work exchanges occur. Furthermore, we analyze the quasiprobabilistic structure of deep quantum circuits and establish a compositional relation linking the work statistics of full circuits to those of their constituent gates. Our work highlights the role of coherence in the thermodynamics of quantum computation and provides a foundation for systematically studying potential thermodynamic relevance of specific quantum circuits.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,カークウッド・ディラック準確率分布に基づくフレームワークを開発し,コヒーレンスによる作業抽出の一般化と循環型量子進化における寄与を定量化する。
特に, 準確率分布の負性性から, 個々のプロセスがエネルギーゲインに関連付けられている場合でも, 作業が抽出されるという, 直感的シナリオである「非有理過程」に焦点をあてる。
このフレームワークを単一および2量子ゲート操作のシーケンス中のキュービットに適用することにより、そのような異常な作業交換が発生する特定の条件を特定する。
さらに、深部量子回路の準確率構造を解析し、全回路の作業統計と構成ゲートの作業統計を関連付ける構成関係を確立する。
我々の研究は、量子計算の熱力学におけるコヒーレンスの役割を強調し、特定の量子回路の潜在的な熱力学的関連を体系的に研究するための基盤を提供する。
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