論文の概要: Higher-order transformations of bidirectional quantum processes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.00856v1
• Date: Sat, 31 Jan 2026 18:39:36 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-03 19:28:33.436876
• Title: Higher-order transformations of bidirectional quantum processes
• Title（参考訳）: 双方向量子過程の高次変換
• Authors: Luca Apadula, Alessandro Bisio, Giulio Chiribella, Paolo Perinotti, Kyrylo Simonov,
• Abstract要約: 双方向デバイスは、入出力ポートの役割を交換できるデバイスである。 近年、量子デバイスは、原理的には、一定の入力出力方向と互換性のない方法で使用できることが示されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 37.129018407842445
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Bidirectional devices are devices for which the roles of the input and output ports can be exchanged. Mathematically, these devices are described by bistochastic quantum channels, namely completely positive linear maps that are both trace-preserving and identity-preserving. Recently, it has been shown that bidirectional quantum devices can, in principle, be used in ways that are incompatible with a definite input-output direction, giving rise to a new phenomenon called input-output indefiniteness. Here we characterize the most general forms of input-output indefiniteness, associated with a hierarchy of higher-order transformations built from transformations of bistochastic quantum channels. Some levels of the hierarchy correspond to transformations that combine bistochastic channels in a definite causal order, while generally using each channel in an indefinite input-output direction. For other levels of the hierarchy, the indefiniteness can involve both the local input-output direction of each process and the global causal order among the processes. On the foundational side, the hierarchy of higher-order transformations characterized here can be regarded as the largest set of physical processes compatible with a time-symmetric variant of quantum theory, where the possible state transformations are restricted to bistochastic channels.
• Abstract（参考訳）: 双方向デバイスは、入出力ポートの役割を交換できるデバイスである。 数学的には、これらのデバイスはビスカスティックな量子チャネル、すなわち、トレース保存とアイデンティティ保存の両方の完全な正の線形写像によって記述される。 近年、双方向量子デバイスは、原理的には、一定の入出力方向と相容れない方法で利用でき、入出力不定性と呼ばれる新しい現象を引き起こすことが示されている。 ここでは、分岐型量子チャネルの変換から構築された高次変換の階層と関連する、入力出力不確定性の最も一般的な形式を特徴付ける。 階層のいくつかのレベルは、不定の入出力方向で各チャネルを概ね使用しながら、明確な因果順序でビストカスティックチャネルを結合する変換に対応する。 他の階層のレベルでは、不確定性は各プロセスの局所的な入出力方向とプロセス間の大域的因果順序の両方に関係する。 ここで特徴づけられる高次変換の階層構造は、量子論の時間対称変種と互換性のある物理過程の最大の集合と見なすことができる。

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