論文の概要: Conditional channel entropy sets fundamental limits on thermodynamic quantum information processing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.01217v1
• Date: Wed, 01 Apr 2026 17:56:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-02 16:44:32.138129
• Title: Conditional channel entropy sets fundamental limits on thermodynamic quantum information processing
• Title（参考訳）: 熱力学量子情報処理における条件チャネルエントロピーの基本的限界
• Authors: Himanshu Badhani, Siddhartha Das,
• Abstract要約: メモリとして機能する側チャネルの存在下で、二部量子チャネルに対する熱水性に関する資源理論における相互作用を定量化する。 自明な出力を持つチャネルに対しては、与えられたチャネルからアイデンティティゲートを蒸留する最適なワンショットレートを特徴付ける。 我々は、量子プロセスのプリミティブな情報理論概念として、条件チャネルエントロピーを確立する。
• 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: The thermodynamic resourcefulness of quantum channels primarily depends on their underlying causal structure and their ability to generate quantum correlations. We quantify this interplay within the resource theory of athermality for bipartite quantum channels in the presence of a side channel acting as memory, referred to as the resource theory of conditional athermality. For channels with trivial output Hamiltonians, we characterize the optimal one-shot rates for distilling the identity gate from a given channel, as well as the cost of simulating the channel using the identity gate, under conditional Gibbs-preserving superchannels. We show that these rates have a direct trade-off relation with the conditional channel entropies, attributing operational significance to signaling in quantum processes. Furthermore, we establish an equipartition property for the conditional channel min-entropy for classes of channels that are either tele-covariant or no-signaling from the non-conditioning input to the conditioning output. As a consequence, we demonstrate asymptotic reversibility of the resource theory for these channels. The asymptotic conditional athermality capacity of a tele-covariant channel is half the superdense coding capacity of its Choi state. Our work establishes the conditional channel entropy as a primitive information-theoretic concept for quantum processes, elucidating its potential for wider applications in quantum information science.
• Abstract（参考訳）: 量子チャネルの熱力学的資源性は、その基礎となる因果構造と量子相関を生成する能力に大きく依存する。 我々は、この相互作用を、メモリとして働く側チャネルの存在下で、二部量子チャネルのアキュラリティのリソース理論の中で定量化し、条件付きアキュラリティのリソース理論と呼ぶ。 自明な出力ハミルトニアンを持つチャネルに対しては、所定のチャネルからアイデンティティゲートを蒸留するための最適なワンショットレートと、条件付きギブス保存スーパーチャネルの下でのアイデンティティゲートを用いてチャネルをシミュレートするコストを特徴付ける。 これらの速度は、条件付きチャネルエントロピーと直接トレードオフ関係を持ち、量子過程におけるシグナルの操作的重要性に寄与することを示す。 さらに,ノンコンディショニング入力からコンディショニング出力へのテレコ変分あるいは非シグナリングのいずれかのチャネルのクラスに対して,コンディショナルチャネル min-エントロピーの均質性を確立する。 その結果,これらのチャネルに対する資源理論の漸近可逆性を実証した。 テレ共変チャネルの漸近条件熱容量は、Choi状態の超高密度符号化能力の半分である。 我々の研究は、条件付きチャネルエントロピーを量子プロセスの原始的情報理論の概念として確立し、量子情報科学の幅広い応用の可能性を明らかにする。

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