纠缠态分布能耗的量化

受环境科学的启发,该研究团队开发了一个量化通过噪声量子通道生成量子纠缠所需能量的框架,重点关注与硬件无关的基础成本。在此框架下,研究人员定义了“每分配纠缠的最小基础能耗率”这一度量(以焦耳/纠缠比特表示),并推导出通过量子信道分配最大纠缠态的能量成本下限,从而为未来量子网络中每个纠缠比特的能量投入提供定量估计。该工作表明:纠缠理论中的不可逆性会导致标准纠缠分发协议存在非零能量成本。 通过确定经典控制实现量子操作所需的最小能量,该团队进一步建立了纠缠分发基础能耗率的上限。为此,研究人员制定了能量成本度量的公理,并引入了经典控制量子操作的哈密顿模型。基础成本被定义为所有此类哈密顿协议(无论是否存在特定硬件约束)能量的下确界。对量子操作能量成本的研究具有普适性,可自然延伸至量子计算领域,其本身也具有独立研究价值。 最后,该工作评估了三种光子偏振量子比特纠缠提纯协议的能量需求,发现由于纠缠不可逆性,其所需能量比基础下限高出多个数量级。这一新范式经适当调整后,可应用于其他量子资源的研究。

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