論文の概要: Mutual Information Across Quantum Reference Frame Perspectives
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.31729v1
- Date: Thu, 22 Oct 2026 15:29:37 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-27 01:38:06.254893
- Title: Mutual Information Across Quantum Reference Frame Perspectives
- Title（参考訳）: 量子参照フレームにおける相互情報
- Abstract要約: 異なる量子参照フレーム(QRF)間での量子相互情報の概念を提案する。
連鎖法の観点からは, 相互情報の通常の定義が重なり合う情報をオーバーカウントしていることが分かる。
この知見に基づき、修正連鎖法則を提案し、結果として得られる相互情報の概念が副付加性を満たすことを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In quantum information theory, standard notions typically presuppose a fixed partition of the world into subsystems, encoded in a tensor product structure of the Hilbert space. Yet, in some scenarios, the subsystem structure is not uniquely fixed. A case in point is the description of subsystems relative to different quantum reference frames (QRFs), where the tensor product structure, although fixed in a specific QRF, changes across different QRFs. Such a relativity of subsystems underlies many interesting features of QRFs, such as the relativity of entanglement, entropy, and coherence. It also raises a broader question: how do we compare the information across different subsystem perspectives, especially when the corresponding subsystem algebras overlap? Here, we propose a notion of quantum mutual information across different QRF perspectives, which captures the correlations between subsystems relative to different frames of reference. To do so, we focus on an algebraic definition of subsystems. Studying in detail the union and overlap between subsystem algebras relative to different QRFs, we find that the usual definition of mutual information in terms of the chain law overcounts the information associated to the overlap. Based on this insight, we propose a modified chain law and show that the resulting notion of mutual information satisfies subadditivity and connects naturally to other measures found in the literature [1]. Our investigations not only provide a way to quantify the relation between different QRF perspectives from an information-theoretic point of view but also sheds light on some important features of quantum information in absence of a fixed tensor product structure.
- Abstract（参考訳）: 量子情報理論において、標準概念は典型的にはヒルベルト空間のテンソル積構造に符号化された、世界の固定された部分系への分割を前提としている。
しかし、いくつかのシナリオではサブシステム構造は一意に固定されていない。
点の例は、異なる量子参照フレーム(QRF)に対するサブシステムの記述であり、テンソル積構造は特定のQRFで固定されているが、異なるQRF間で変化する。
このようなサブシステムの相対性は、絡み合いの相対性、エントロピー、コヒーレンスなど、QRFの多くの興味深い特徴に基づいている。
異なるサブシステムの観点から、特に対応するサブシステム代数が重なり合う場合、どのように情報を比較すればよいか?
本稿では、異なるQRF視点における量子相互情報の概念を提案し、異なる参照フレームに対するサブシステム間の相関をキャプチャする。
そのため、サブシステムの代数的定義に着目する。
異なる QRF に対する部分系代数間の結合と重なりについて詳細に調べると、連鎖法則による相互情報の通常の定義は重なりに関連する情報をオーバーカウントする。
この知見に基づき、修正連鎖法則を提案し、結果の相互情報の概念が副付加性を満たすことを示し、文献 [1] に見られる他の測度と自然に結びつくことを示す。
我々の研究は、情報理論の観点から異なるQRFパースペクティブ間の関係を定量化するだけでなく、固定テンソル積構造を欠いた量子情報の重要な特徴に光を当てる方法を提供する。
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