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Erschienen in: Quantum Information Processing 9/2016

01.09.2016

Total quantum coherence and its applications

verfasst von: Chang-shui Yu, Si-ren Yang, Bao-qing Guo

Erschienen in: Quantum Information Processing | Ausgabe 9/2016

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Abstract

Quantum coherence is the most fundamental feature of quantum mechanics. The usual understanding of it depends on the choice of the basis, that is, the coherence of the same quantum state is different within different reference framework. To reveal all the potential coherence, we present the total quantum coherence measures in terms of two different methods. One is optimizing maximal basis-dependent coherence with all potential bases considered and the other is quantifying the distance between the state and the incoherent state set. Interestingly, the coherence measures based on relative entropy and \(l_2\) norm have the same form in the two different methods. In particular, we show that the measures based on the non-contractive \(l_2\) norm are also a good measure different from the basis-dependent coherence. In addition, we show that all the measures are analytically calculable and have all the good properties. The experimental schemes for the detection of these coherence measures are also proposed by multiple copies of quantum states instead of reconstructing the full density matrix. By studying one type of quantum probing schemes, we find that both the normalized trace in the scheme of deterministic quantum computation with one qubit and the overlap of two states in quantum overlap measurement schemes can be well described by the change of total coherence of the probing qubit. Hence the nontrivial probing always leads to the change of the total coherence.

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Literatur
5.
Zurück zum Zitat Ollivier, H., Zurek, W.H.: Quantum discord: a measure of the quantumness of correlations. Phys. Rev. Lett. 88, 017901 (2001)ADSCrossRefMATH Ollivier, H., Zurek, W.H.: Quantum discord: a measure of the quantumness of correlations. Phys. Rev. Lett. 88, 017901 (2001)ADSCrossRefMATH
6.
Zurück zum Zitat Scully, M.O., et al.: Extracting work from a single heat bath via vanishing quantum coherence. Science 299, 862 (2003)ADSCrossRef Scully, M.O., et al.: Extracting work from a single heat bath via vanishing quantum coherence. Science 299, 862 (2003)ADSCrossRef
7.
Zurück zum Zitat Scully, M.O., et al.: Quantum heat engine power can be increased by noise-induced coherence. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 108, 15097 (2011)ADSCrossRef Scully, M.O., et al.: Quantum heat engine power can be increased by noise-induced coherence. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 108, 15097 (2011)ADSCrossRef
8.
Zurück zum Zitat Huelga, S.F., Plenio, M.B.: Vibrations, quanta and biology. Contemp. Phys. 54, 181 (2013)ADSCrossRef Huelga, S.F., Plenio, M.B.: Vibrations, quanta and biology. Contemp. Phys. 54, 181 (2013)ADSCrossRef
9.
Zurück zum Zitat Nielsen, M.A., Chuang, I.L.: Quantum Computation and Quantum Information Ch. 1. Cambridge University Press, Cambridge (2000)MATH Nielsen, M.A., Chuang, I.L.: Quantum Computation and Quantum Information Ch. 1. Cambridge University Press, Cambridge (2000)MATH
10.
Zurück zum Zitat Plenio, M.B., Virmani, S.: An Introduction to entanglement measures. Quantum Inf. Comput. 7, 1 (2007)MathSciNetMATH Plenio, M.B., Virmani, S.: An Introduction to entanglement measures. Quantum Inf. Comput. 7, 1 (2007)MathSciNetMATH
11.
Zurück zum Zitat Modi, K., et al.: The classical-quantum boundary for correlations: discord and related measures. Rev. Mod. Phys. 84, 1655 (2012)ADSCrossRef Modi, K., et al.: The classical-quantum boundary for correlations: discord and related measures. Rev. Mod. Phys. 84, 1655 (2012)ADSCrossRef
12.
Zurück zum Zitat Baumgratz, T., Cramer, M., Plenio, M.B.: Quantifying coherence. Phys. Rev. Lett. 113, 140401 (2014)ADSCrossRef Baumgratz, T., Cramer, M., Plenio, M.B.: Quantifying coherence. Phys. Rev. Lett. 113, 140401 (2014)ADSCrossRef
13.
14.
Zurück zum Zitat Datta, A., Shaji, A., Caves, C.M.: Quantum discord and the power of one qubit. Phys. Rev. Lett. 100, 050502 (2008)ADSCrossRef Datta, A., Shaji, A., Caves, C.M.: Quantum discord and the power of one qubit. Phys. Rev. Lett. 100, 050502 (2008)ADSCrossRef
15.
Zurück zum Zitat Knill, E., Laflamme, R.: Power of one bit of quantum information. Phys. Rev. Lett. 81, 5672 (1998)ADSCrossRef Knill, E., Laflamme, R.: Power of one bit of quantum information. Phys. Rev. Lett. 81, 5672 (1998)ADSCrossRef
16.
Zurück zum Zitat Filip, R.: Overlap and entanglement-witness measurements. Phys. Rev. A 65, 062320 (2002)ADSCrossRef Filip, R.: Overlap and entanglement-witness measurements. Phys. Rev. A 65, 062320 (2002)ADSCrossRef
18.
19.
Zurück zum Zitat Girolami, D.: Observable measure of quantum coherence in finite dimensional systems. Phys. Rev. Lett. 113, 170401 (2014)ADSCrossRef Girolami, D.: Observable measure of quantum coherence in finite dimensional systems. Phys. Rev. Lett. 113, 170401 (2014)ADSCrossRef
23.
Zurück zum Zitat Luo, S.: Wigner–Yanase Skew information and uncertainty relations. Phys. Rev. Lett. 91, 180403 (2003)ADSCrossRef Luo, S.: Wigner–Yanase Skew information and uncertainty relations. Phys. Rev. Lett. 91, 180403 (2003)ADSCrossRef
24.
Zurück zum Zitat Girolami, D., Tufarelli, T., Adesso, G.: Characterizing nonclassical correlations via local quantum uncertainty. Phys. Rev. Lett. 110, 240402 (2013)ADSCrossRef Girolami, D., Tufarelli, T., Adesso, G.: Characterizing nonclassical correlations via local quantum uncertainty. Phys. Rev. Lett. 110, 240402 (2013)ADSCrossRef
26.
Zurück zum Zitat Cai, J.M., Song, W.: Novel schemes for directly measuring entanglement of general states. Phys. Rev. Lett. 101, 190503 (2008)ADSMathSciNetCrossRef Cai, J.M., Song, W.: Novel schemes for directly measuring entanglement of general states. Phys. Rev. Lett. 101, 190503 (2008)ADSMathSciNetCrossRef
28.
Zurück zum Zitat Yu, C.S., Zhang, J., Fan, H.: Quantum dissonance is rejected in an overlap measurement scheme. Phys. Rev. A 86, 052317 (2012)ADSCrossRef Yu, C.S., Zhang, J., Fan, H.: Quantum dissonance is rejected in an overlap measurement scheme. Phys. Rev. A 86, 052317 (2012)ADSCrossRef
29.
Zurück zum Zitat Dakic, B., Vedral, V., Brukner, C.: Necessary and sufficient condition for nonzero quantum discord. Phys. Rev. Lett. 105, 190502 (2010)ADSCrossRefMATH Dakic, B., Vedral, V., Brukner, C.: Necessary and sufficient condition for nonzero quantum discord. Phys. Rev. Lett. 105, 190502 (2010)ADSCrossRefMATH
30.
Zurück zum Zitat Yu, C.S., et al.: Entangling power in deterministic quantum computation with one qubit. Phys. Rev. A 87, 022322 (2013)ADSCrossRef Yu, C.S., et al.: Entangling power in deterministic quantum computation with one qubit. Phys. Rev. A 87, 022322 (2013)ADSCrossRef
Metadaten
Titel
Total quantum coherence and its applications
verfasst von
Chang-shui Yu
Si-ren Yang
Bao-qing Guo
Publikationsdatum
01.09.2016
Verlag
Springer US
Erschienen in
Quantum Information Processing / Ausgabe 9/2016
Print ISSN: 1570-0755
Elektronische ISSN: 1573-1332
DOI
https://doi.org/10.1007/s11128-016-1376-y

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