Coherifying quantum channels
PBN-AR
Instytucja
Centrum Fizyki Teoretycznej Polskiej Akademii Nauk
Informacje podstawowe
Główny język publikacji
en
Czasopismo
NEW JOURNAL OF PHYSICS (40pkt w roku publikacji)
ISSN
1367-2630
EISSN
Wydawca
IOP PUBLISHING LTD
DOI
URL
Rok publikacji
2018
Numer zeszytu
Strony od-do
043028
Numer tomu
20
Identyfikator DOI
Liczba arkuszy
1.00
Autorzy
(liczba autorów: 4)
Pozostali autorzy
+ 3
Streszczenia
Język
en
Treść
Is it always possible to explain random stochastic transitions between states of a finite-dimensional system as arising from the deterministic quantum evolution of the system? If not, then what is the minimal amount of randomness required by quantum theory to explain a given stochastic process? Here, we address this problem by studying possible coherifications of a quantum channel Φ, i.e., we look for channels ${{\rm{\Phi }}}^{{ \mathcal C }}$ that induce the same classical transitions T, but are 'more coherent'. To quantify the coherence of a channel Φ we measure the coherence of the corresponding Jamiołkowski state J Φ. We show that the classical transition matrix T can be coherified to reversible unitary dynamics if and only if T is unistochastic. Otherwise the Jamiołkowski state ${J}_{{\rm{\Phi }}}^{{ \mathcal C }}$ of the optimally coherified channel is mixed, and the dynamics must necessarily be irreversible. To assess the extent to which an optimal process ${{\rm{\Phi }}}^{{ \mathcal C }}$ is indeterministic we find explicit bounds on the entropy and purity of ${J}_{{\rm{\Phi }}}^{{ \mathcal C }}$, and relate the latter to the unitarity of ${{\rm{\Phi }}}^{{ \mathcal C }}$. We also find optimal coherifications for several classes of channels, including all one-qubit channels. Finally, we provide a non-optimal coherification procedure that works for an arbitrary channel Φ and reduces its rank (the minimal number of required Kraus operators) from ${d}^{2}$ to d.
Cechy publikacji
discipline:Fizyka
discipline:Physics
Original article
Original article presents the results of original research or experiment.
Oryginalny artykuł naukowy
Oryginalny artykuł naukowy przedstawia rezultaty oryginalnych badań naukowych lub eksperymentu.
Inne
System-identifier
PBN-R:895303
CrossrefMetadata from Crossref logo
Cytowania
Liczba prac cytujących tę pracę
Brak danych
Referencje
Liczba prac cytowanych przez tę pracę
Brak danych