量子相干性的概率提纯

导读:

提纯量子相干性的能力是优化量子技术性能的关键;然而这一目标并非总能实现。Kun Fang等人开发了量子相干的一次性概率提纯的总体框架,确定了不同种类自由操作的根本局限性。作者首先给出最大成功概率的几何表述,阐明通过最大非相干性操作(MIO)和移相协变非相干操作(DIO),能够将问题简化成可高效计算的半定程序。通过探索这些结果,作者发现DIO和其子操作-严格非相干操作在从纯的输入态中进行相干性概率提纯方面具有相同效果,但是MIO则更加强大。作者接着证明了一个根本性的不可行结果:从任何满秩态中进行相干性提纯都是不可能实现的,即使是概率提纯。作者进一步发现,在某些情况下,最大成功概率会在超出提纯保真度阈值时突然消失。最后,作者考虑催化剂辅助下的概率相干性提纯,阐明在一些特定的例子中,其相较于无辅助和确定性情况的优势。

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