物理自然的度量-测量林德布拉德系综及其学习困难性

在开放量子系统中,量子信息、统计物理学与多体动力学交叉领域的一个核心问题是:仅凭有限时间测量数据,我们能在多大程度上准确推断噪声与耗散生成元的结构?受此问题启发,该研究团队系统研究了由Lindblad-Gorini-Kossakowski-Sudarshan(GKSL)主方程生成的随机开放系统动力学的可学习性及其密码学应用。研究通过在GKSL锥的仿射包络内工作,采用围绕参考生成元的线性参数化方法,构建了具有物理意义的随机局域Lindbladians系综。基于此几何结构,研究人员将统计查询(SQ)与量子过程统计查询(QPStat)框架扩展至开放系统场景,并证明学习随机Lindbladian动力学所需查询次数存在关于参数维度M的指数级下界。特别地,该工作确立了总变差距离下输出分布学习的平均情形SQ困难性,以及钻石范数下Lindbladian信道学习的平均情形QPStat困难性。为提供物理解释,研究人员推导了系综平均总变差距离的线性响应表达式,并在随机局域振幅阻尼链中验证了所需的非零标度行为。最后,该团队基于具有分布级验证和层析验证的随机Lindbladian系综,设计了两类Lindbladian物理不可克隆函数(Lindbladian-PUF)协议,从而为“学习困难性可转化为密码学安全保证”这一命题提供了开放量子系统的具体范例。
作者所在地: VIP可见
作者单位: VIP可见
页数/图表: 登录可见
提交arXiv: 2026-01-05 05:32

量科快讯