量子干涉需要约定:重叠可确定性及统一无叠加原理

量子叠加态通常被描述为态矢量的叠加能力。然而在实际物理体系中,基本物理量是射线(秩为一的投影算符),因此每个输入仅确定一个投影算符,其矢量表示的相位仍具有规范自由度。当需要构建这样的装置时——给定两个独立制备的未知纯态,输出与规定线性组合成比例的相干态——这种自由度就形成了实质性的操作障碍。该研究团队发现缺失的关键要素并非概率性,而是类相位特性。必须通过物理场景在相关射线集上固定单一相位约定,才能使量子态重叠成为明确定义的复数。基于此,研究人员通过相位约定和“重叠可确定性”这一核心概念进行了形式化表述。 核心定理给出了精确等价关系:当且仅当某定义域具有重叠可确定性时,才存在能在该定义域上概率性产生叠加态的非零完全正定迹非增映射。这一结论统一了现代量子不可叠加定理,并刻画了特殊的可实现协议——这些协议的成功恰恰依赖于辅助信息提供了所需的缺失资源。进一步研究表明,若允许普遍访问这类相位约定固定的重叠,将动摇量子信息的基础限制和计算约束。这将实现类似量子克隆的禁忌操作,产生超光速信号传递能力;同时允许对未知量子态进行反射操作,导致重叠幅度的指数级放大,并使Grover搜索算法的下界崩溃至对数级查询复杂度。
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提交arXiv: 2026-01-21 04:25

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