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.


翻译:量子通道的热力学资源性质主要取决于其潜在的因果结构及其产生量子关联的能力。我们在存在作为记忆的侧通道(称为条件非热性资源理论)的条件下,针对双体量子通道的非热性资源理论中量化了这种相互作用。对于输出哈密顿量平凡的通道,我们刻画了在条件吉布斯保持超通道下,从给定通道提纯恒等门的最优单次速率,以及使用恒等门模拟该通道的成本。我们证明了这些速率与条件通道熵存在直接的权衡关系,从而赋予量子过程中信号传递以操作意义。此外,我们针对两类通道(要么满足远程协变性,要么满足从非条件输入到条件输出的无信号条件)建立了条件通道最小熵的等分性质。作为推论,我们证明了这些通道的资源理论渐近可逆性。远程协变通道的渐近条件非热性容量等于其Choi态超密编码容量的一半。我们的工作将条件通道熵建立为量子过程的基本信息论概念,阐明了其在量子信息科学中更广泛应用的可能性。

0
下载
关闭预览

相关内容

《基于量子计算的问题优化》最新40页报告
专知会员服务
18+阅读 · 2月20日
专知会员服务
37+阅读 · 2021年9月12日
专知会员服务
128+阅读 · 2021年8月4日
专知会员服务
119+阅读 · 2021年3月23日
数据受限条件下的多模态处理技术综述
专知
22+阅读 · 2022年7月16日
机器学习各种熵:从入门到全面掌握
AI研习社
10+阅读 · 2018年3月22日
从香农熵到手推KL散度:一文带你纵览机器学习中的信息论
算法与数学之美
10+阅读 · 2018年1月14日
【直观详解】信息熵、交叉熵和相对熵
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月7日
最大熵原理(一)
深度学习探索
12+阅读 · 2017年8月3日
从点到线:逻辑回归到条件随机场
夕小瑶的卖萌屋
15+阅读 · 2017年7月22日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 4月27日
VIP会员
相关主题
最新内容
无人机自主控制与人工智能:系统性综述
专知会员服务
10+阅读 · 今天7:25
巡飞弹与反无人机系统——现代战场的两大支柱
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:54
《打造“黄金舰队”》57页报告
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:52
《北约数字教官网络发展路径》128页报告
专知会员服务
2+阅读 · 今天6:33
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
7+阅读 · 6月25日
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
7+阅读 · 6月25日
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
《国防领域敏感性分析白皮书》
专知会员服务
9+阅读 · 6月25日
综述 | 从问答到任务完成:Agent系统与Harness设计
专知会员服务
10+阅读 · 6月24日
Agentic RL:框架、实践与长程智能体训练
专知会员服务
10+阅读 · 6月24日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员