論文の概要: Advantage of flexible catalysis for entanglement and quantum thermodynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.05146v1
• Date: Thu, 05 Mar 2026 13:14:30 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-06 22:06:11.237432
• Title: Advantage of flexible catalysis for entanglement and quantum thermodynamics
• Title（参考訳）: エンタングルメントと量子熱力学におけるフレキシブル触媒の利点
• Authors: Jingsong Ao, Aby Philip, Alexander Streltsov,
• Abstract要約: 触媒が状態のサイクルを通じて進化するフレキシブルの力について検討し, 有限ステップ後にのみ初期構成を復元する。 フレキシブルな動作は、設定でも標準操作よりも優れていることを証明しています。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 43.748379918040854
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Understanding the fundamental limits of state convertibility is crucial for establishing the boundaries of quantum information processing and thermodynamic efficiency. While auxiliary systems, catalysts, can facilitate otherwise impossible transformations, standard catalysis rigidly requires the auxiliary system to return to its exact initial state. In this work, we investigate the power of flexible catalysis, where the catalyst evolves through a cycle of states, restoring its initial configuration only after a finite number of steps. Focusing on the regime of fixed, finite dimensions, we analyze the capabilities of flexible catalysis within the resource theories of entanglement and quantum thermodynamics. In the context of entanglement, we derive conditions limiting flexible catalysts and demonstrate that they offer a strict advantage in the success probability of stochastic local operations and classical communication. Conversely, in quantum thermodynamics, we prove that flexible catalysis strictly outperforms standard catalysis even in deterministic settings. We provide an example identifying state transformations that are impossible with any standard catalyst of fixed dimension and Hamiltonian but become achievable via a flexible cycle.
• Abstract（参考訳）: 状態変換の基本的な限界を理解することは、量子情報処理と熱力学的効率の境界を確立するために重要である。 補助系、触媒は、他の方法では不可能な変換を促進することができるが、標準的な触媒は、補助系が正確な初期状態に戻ることを厳格に要求する。 本研究では, フレキシブル触媒の作用力について検討し, 触媒は状態のサイクルを通じて進化し, 有限ステップ後にのみ初期構成を復元する。 固定された有限次元のレギュレーションに着目して、エンタングルメントと量子熱力学の資源理論におけるフレキシブル触媒の能力を解析する。 絡み合いの文脈では、フレキシブル触媒の制限条件を導出し、確率的局所演算と古典的通信の成功確率に厳密な優位性を与えることを示した。 逆に、量子熱力学では、フレキシブル触媒は決定論的条件においても標準触媒よりも厳密に優れていることが証明される。 固定次元およびハミルトニアンの標準的な触媒では不可能であるが、フレキシブルサイクルで達成できる状態変換の例を示す。

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