量子信息增益与纠错的热力学约束：三重权衡
量子物理
2022-04-28 v1
摘要
量子纠错（QEC）是一种通过对系统量子态预先添加冗余来使其免受已知类型噪声影响的程序。当存在热噪声时，该程序常用于量子计算。有趣的是，热噪声在量子热力学（QTD）中也起着核心作用，这一事实暗示了某些 QTD 结论可应用于热噪声的 QEC，此前已在麦克斯韦妖的背景下讨论过。在本文中，我们将 QEC 视为带有反馈控制器（即妖）的量子热机。我们根据 Groenewold 信息增益推导了错误识别阶段测量耗散热的上界，从而即使在信息增益为负时也赋予其物理意义。进一步，我们推导了该 QEC 热机在一般量子测量下的热力学第二定律。最后，我们证明在一组具有物理动机的假设下，这导致一个基本的三重权衡关系，意味着 QEC 可达到的最大保真度与带有反馈控制器的热机已知的超卡诺效率之间存在权衡。对于 QEC 热机的热力学效率与用于错误识别的量子测量的有效性之间，也出现类似的权衡关系。
引用
@article{arxiv.2112.05100,
title = {Thermodynamic Constraints on Quantum Information Gain and Error Correction: A Triple Trade-Off},
author = {Arshag Danageozian and Mark M. Wilde and Francesco Buscemi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.05100},
year = {2022}
}