論文の概要: Quantum resource degradation theory within the framework of observational entropy decomposition

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.22350v1
• Date: Thu, 27 Nov 2025 11:43:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-01 19:47:55.540236
• Title: Quantum resource degradation theory within the framework of observational entropy decomposition
• Title（参考訳）: 観測エントロピー分解の枠組みにおける量子資源劣化理論
• Authors: Xiang Zhou,
• Abstract要約: 本稿では,観測エントロピーの分解に基づく量子資源劣化理論を提案する。 我々の理論は、単調性にのみ依存する従来のアプローチよりも詳細なものである。 また、量子リソースのダイナミクスを理解するための新しいフレームワークも確立している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.5874922637084405
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: In quantum resource theories, traditional scalar measures often fail to capture the evolution of the quality of a resource under free operations. To address this limitation, we propose a quantum resource degradation theory based on the decomposition of observational entropy. We demonstrate that the total inconsistency measure, $\mathcal{O}_{\mathcal{C}}$, can be decomposed into two independent components: inter-block coherence, $\mathcal{C}_{\text{rel}}$, and intra-block noise, $\mathcal{D}_{\text{rel}}$. This decomposition reveals a significant degradation mechanism: under specific free operations, quantum coherence degrades into classical noise. Consequently, even when the total resource quantity is conserved, its quality decreases. This is quantified by the resource purity metric, $η$. Our theory provides greater detail than conventional approaches that rely solely on monotonicity. It also establishes a new framework for understanding quantum resource dynamics. We validate the theory through numerical experiments on Variational Quantum Algorithms (VQAs), demonstrating its utility in diagnosing and explaining the barren plateau phenomenon (BPP). The proposed framework establishes a new paradigm for managing resource quality, complementing traditional resource quantification. This contributes to the optimization of quantum technologies on current and near-term noisy quantum devices.
• Abstract（参考訳）: 量子資源理論では、伝統的なスカラー測度は自由な操作の下で資源の品質の進化を捉えるのに失敗することが多い。 この制限に対処するため,観測エントロピーの分解に基づく量子資源劣化理論を提案する。 合計整合性尺度である$\mathcal{O}_{\mathcal{C}}$は、ブロック間コヒーレンス、$\mathcal{C}_{\text{rel}}$、およびブロック内ノイズ、$\mathcal{D}_{\text{rel}}$の2つの独立したコンポーネントに分解可能であることを示す。 この分解は、特定の自由操作の下で量子コヒーレンスを古典的な雑音に分解する、重大な劣化機構を明らかにする。 これにより、総資源量が保存されたとしても、その品質は低下する。 これは資源純度計量$η$によって定量化される。 我々の理論は、単調性にのみ依存する従来のアプローチよりも詳細なものである。 また、量子リソースのダイナミクスを理解するための新しいフレームワークも確立している。 本稿では,変分量子アルゴリズム(VQA)の数値実験により,バレンプラトー現象(BPP)の診断・説明に有用であることを示す。 提案フレームワークは,従来の資源定量化を補完する,資源品質管理の新しいパラダイムを確立する。 これは、現在および短期的なノイズのある量子デバイス上での量子技術の最適化に寄与する。

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