热力学一致的量子操作层级

为了确定哪些量子操作和测量符合热力学定律，必须首先允许量子理论框架所允许的所有过程，然后将热力学定律作为一组约束施加其上。在此，我们考虑一系列符合 ($I$) 弱第三定律、($II$) 强第三定律，以及 ($III$) 热力学第二和第三定律（即完全符合热力学定律）的量子操作与测量层级。这种表征使我们能够识别是哪个特定的热力学原理导致了给定量子操作或测量的（不可）实现性。对于信道，即保迹操作，我们证明当且仅当信道严格正且秩不减时，它分别属于 ($I$) 和 ($II$)，而信道属于 ($III$) 的条件是它秩不减且不扰动严格正的状态。另一方面，尽管热力学不排除任何 POVM 的可测量性，但当我们从 ($I$) 过渡到 ($III$) 时，测量可实现的态更新规则受到的限制越来越大。