論文の概要: Thermodynamic work capacity of quantum information processing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.23731v1
• Date: Mon, 27 Oct 2025 18:04:15 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-29 15:35:36.407307
• Title: Thermodynamic work capacity of quantum information processing
• Title（参考訳）: 量子情報処理における熱力学的仕事量
• Authors: Himanshu Badhani, Dhanuja G S, Siddhartha Das,
• Abstract要約: 本稿では, 量子チャネルの資源理論自由エネルギーを, その出力が熱状態に平衡するときに, チャネルから抽出可能な最大値として導入する。 これは、超チャネルを保存するギブスの下で、熱水度蒸留と生成の2倍の速度で、明確な運用上の意味を持つ。
• 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 introduce the resource-theoretic free energy of a quantum channel as the maximal work extractable from the channel as its output equilibrates to a thermal state and its reference system remains locally intact. It is proportional to the relative entropy between the given channel and the absolutely thermal channel. It attains a clear operational meaning as twice the asymptotic rates of athermality distillation and formation under Gibbs preserving superchannels, which map one absolutely thermal channel to another for a given bath, thereby revealing the asymptotic reversibility of the resource theory of athermality for quantum channels. Consequently, we establish that the optimal extractable work in converting one channel to another through the asymptotic athermality distillation and formation tasks equals the difference in their free energies. We call this optimal work the thermodynamic work capacity of channel conversion. Quantum information processing and computing fundamentally concern the manipulation and transformation of quantum channels, which encompass quantum states, their transformations, and measurements. A quantitative characterization of the optimal thermodynamic work gain or expenditure in quantum information processing constitutes a key step toward formulating thermodynamics of quantum processes.
• Abstract（参考訳）: 我々は, 量子チャネルの資源理論的自由エネルギーを, その出力が熱状態に平衡し, 参照系は局所的に無傷であるとして, チャネルから抽出可能な最大仕事として導入する。 これは与えられたチャネルと絶対熱チャネルの間の相対エントロピーに比例する。 これは、Gibsがスーパーチャネルを保存し、1つの絶対的な熱チャネルを別の浴槽にマッピングし、量子チャネルの熱度に関する資源理論の漸近可逆性を明らかにするという、熱度蒸留と生成の漸近速度の2倍の作戦的意味を持つ。 その結果, 漸近熱水度蒸留と生成タスクにより, チャネルを別のチャネルに変換する際の最適抽出作業が, 自由エネルギーの差に等しいことが判明した。 この最適処理を、チャネル変換の熱力学的作業能力と呼ぶ。 量子情報処理と計算は、量子状態、その変換、および測定を含む量子チャネルの操作と変換を根本的に懸念する。 量子情報処理における最適熱力学的作業利得または支出の定量的評価は、量子プロセスの熱力学を定式化するための重要なステップを構成する。

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