論文の概要: Testing the equivalence to thermal states via extractable work under LOCC

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.14789v1
• Date: Wed, 21 Jan 2026 09:12:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-22 21:27:50.305634
• Title: Testing the equivalence to thermal states via extractable work under LOCC
• Title（参考訳）: LOCCにおける抽出作業による熱状態の等価性試験
• Authors: Toshihiro Yada, Nobuyuki Yoshioka, Takahiro Sagawa,
• Abstract要約: 多体純状態は、相関にアクセスできない局所的な操作に制限されるとき、消滅する仕事をもたらす。 この熱状態の同値性がLOCC(ローカル操作と古典通信)の下で持続するかどうかは不明である。 本研究では,Haar-random状態のような最大多部絡み合いのある状態はLOCCの下では大きな作業ができないことを示す。 有限次グラフ状態のような有限個の多部絡み合いを持ついくつかの状態は、局所的に熱状態と区別できないにもかかわらず、広範囲な作業抽出を可能にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Understanding the thermal behavior of quantum many-body pure states is one of the most fundamental issues in quantum thermodynamics. It is widely known that typical pure states yield vanishing work, just as thermal states do, when one restricts to local operations that cannot access correlations among subsystems. However, it remains unclear whether this equivalence to thermal states persists under LOCC (local operations and classical communication), where classically accessible correlations can be exploited for work extraction. In this work, we establish criteria for determining whether many-body pure states remain equivalent to thermal states even under LOCC, and show that this thermal equivalence is governed by their multipartite quantum correlation structure. We show that states with asymptotically maximal multipartite entanglement, such as Haar-random states, cannot yield extensive work under LOCC, whereas some states with limited multipartite entanglement, such as constant-degree graph states, allow extensive work extraction despite being locally indistinguishable from thermal states. Thus, our work provides a refined operational notion of thermal equivalence beyond the traditional local regime, which is becoming increasingly important due to the recent expansion of experimentally accessible operations.
• Abstract（参考訳）: 量子多体純状態の熱的挙動を理解することは、量子熱力学における最も基本的な問題の一つである。 典型的な純粋な状態は、熱状態と同様に、サブシステム間の相関にアクセスできない局所的な操作に制限されたときに、消滅する仕事をもたらすことが広く知られている。 しかし、この熱状態の等価性がLOCC(ローカル操作と古典的コミュニケーション)の下で持続するかどうかは不明であり、古典的にアクセス可能な相関を作業抽出に利用することができる。 本研究は、LOCC下においても、多体純状態が熱状態と等価であるかどうかを判定するための基準を確立し、この熱等価性は、その多部量子相関構造によって制御されていることを示す。 本研究では,Haar-random状態のような漸近的に極大な多部構造をもつ状態はLOCCの下では大きな作業が得られず,一方,一定度グラフ状態のような限られた多部構造を持つ状態では,局所的に熱状態と区別できないにもかかわらず,広範囲な作業の抽出が可能であることを示す。 そこで本研究は, 従来型の地域体制を超えて, 高度に運用された熱等価性の概念を提供するとともに, 近年, 実験的に利用できる運用の拡充により, ますます重要になってきている。

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