論文の概要: Operational time-reversal symmetry for unital qubit channels
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.10375v1
- Date: Mon, 11 May 2026 11:19:41 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-12 23:28:50.75826
- Title: Operational time-reversal symmetry for unital qubit channels
- Title（参考訳）: 単位量子チャネルの操作時間-反転対称性
- Authors: Ouyang Ting, James Fullwood, Zhen Wu,
- Abstract要約: 量子チャネル $mathcalE$ のベイズ反転は、$mathcalE$ の逆方向のチャネル $mathcalF$ である。
単一量子ビットの連続的な測定を単位雑音の存在下で行うために,操作時間反転対称性がいつ達成できるかを,完全記述する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.650614816375192
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The Bayesian inverse of a quantum channel $\mathcal{E}$ is a channel $\mathcal{F}$ in the reverse direction of $\mathcal{E}$ that yields time-symmetric correlations for sequential measurements performed on open quantum systems. Such an operational form of time-reversal symmetry for open quantum systems is quite remarkable, as the dynamics of open quantum systems are inherently irreversible due to system-environment interactions. Similar to the Petz map, a Bayesian inverse $\mathcal{F}$ is defined with respect to a fiducial reference state $ρ$ for the channel $\mathcal{E}$. However, Bayesian inverses do not always exist, and it is often a non-trivial task to determine the set of states $ρ$ for which a Bayesian inverse of $\mathcal{E}$ exists. In this work, we solve the general problem of quantum Bayesian inversion for unital channels acting on a single qubit. Our analysis is streamlined by demonstrating that finding a Bayesian inverse for a unital qubit channel may be reduced to finding a Bayesian inverse of a Pauli channel, which is simply a mixture of unitary channels associated with the Pauli matrices. As such, we provide a complete description of when operational time-reversal symmetry is attainable for sequential measurements of a single qubit in the presence of unital noise.
- Abstract（参考訳）: 量子チャネル $\mathcal{E}$ のベイズ反転は、開量子系上で実行される逐次的な測定に対して時間対称の相関を与える$\mathcal{E}$ の逆方向のチャネル $\mathcal{F}$ である。
このような開量子系の時間-逆対称性の操作形式は、開量子系の力学が本質的にはシステム-環境相互作用のために可逆であるので、非常に顕著である。
ペッツ写像と同様に、ベイジアン逆 $\mathcal{F}$ は、チャネル $\mathcal{E}$ に対するファイバー的参照状態 $ρ$ に対して定義される。
しかし、ベイジアン逆数は必ずしも存在せず、ベイジアン逆数が$\mathcal{E}$である状態の集合を$ρ$で決定するのは非自明な作業であることが多い。
本研究では、単一量子ビット上で作用するユニタリチャネルに対する量子ベイズ反転の一般問題を解く。
解析は,一様キュービットチャネルに対するベイズ逆の発見は,単にパウリ行列に関連付けられたユニタリチャネルの混合であるパウリチャネルのベイズ逆の発見に還元されることを示した。
このようにして、単一量子ビットを単位雑音の存在下で連続的に測定するために、操作時間反転対称性がいつ達成できるかを、完全に記述する。
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