光前沿的纠缠与魔力

在量子场论(QFT)的前沿光锥(LF)表述中,物理定律是从以光速运动的无质量观察者视角构建的。该表述为格点规范理论提供了一种替代计算方案,并作为量子计算机未来应用方向近期受到学界关注。一个核心问题在于:实验室物理量子比特所涉及的纠缠和语境性等量子资源,在QFT的LF模拟中如何被利用。该工作以(1+1)维横向场伊辛模型为研究对象,推导出驱动系统LF动力学、区别于瞬时形式(IF)哈密顿量的LF能量算符。研究发现:虽然IF哈密顿量的本征态在IF动量空间呈现正负动量对之间的纠缠,但LF哈密顿量的本征态在LF动量空间却具有可分离性。进一步计算表明:IF动量空间基态制备所需的“魔法资源”始终高于LF动量空间基态。在对应无质量自由费米子的量子临界点处,LF与IF基态虽均为稳定子态,但LF基态在LF动量空间可分离,而IF基态在IF动量空间表现为最大纠缠对的直积态。这些结果表明:LF与IF框架下的量子模拟对纠缠和魔法等量子资源的利用方式存在本质差异,且LF基态的简洁性降低了所需量子资源量。

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