We consider the additional entropy production (EP) incurred by a fixed quantum or classical process on some initial state $\rho$, above the minimal EP incurred by the same process on the least-dissipative initial state $\varphi$. We show that this additional EP, which we term the "mismatch cost of $\rho$", has a universal information-theoretic form: it is given by the contraction of the relative entropy between $\rho$ and $\varphi$ over time. We derive versions of this result for integrated EP incurred over the course of a process, for trajectory-level fluctuating EP, and for instantaneous EP rate. We also show that mismatch cost for fluctuating EP obeys an integral fluctuation theorem. Our results demonstrate a fundamental relationship between thermodynamic irreversibility (generation of EP) and logical irreversibility (inability to know the initial state corresponding to a given final state). We use this relationship to derive quantitative bounds on the thermodynamics of quantum error correction and to propose a thermodynamically-operationalized measure of the logical irreversibility of a quantum channel. Our results hold for both finite and infinite dimensional systems, and generalize beyond EP to many other thermodynamic costs, including nonadiabatic EP, free energy loss, and entropy gain.


翻译:我们认为,某些初始状态的固定量值或古典生产过程产生的额外酶生产量(EP)超过了同一过程对最低差初始状态的最小耗值($cvordipe$)。我们证明,我们称之为“美元元的悬浮成本”的这一新增的 EP具有一种普遍的信息理论形式:这是由美元与美元之间的相对酶在一段时间内收缩造成的。我们为在某个过程过程中产生的综合耗值(EP),轨迹水平波动和瞬时耗值的耗值。我们还表明,波动的 EP的不匹配成本符合一个整体波动理论。我们的结果显示了热力不可逆转性(EP的生成)和逻辑不可逆转性(无法了解与给定最后状态相对应的初始状态)之间的根本关系。我们利用这种关系来得出量值误差校正的温度动力学的定量界限,并提出了一个在轨迹水平上对一个逻辑-可操作性测量的测量值测量,包括一个不及不具有恒度的、不具有恒度的、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性等度的 EPEP的系统。我们的结果既能、可控和不可逆性、可逆性、可控性、可控性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性其他可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可逆性、可

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