量子科技中心_量科网

高效生成随机量子态是量子信息处理领域长期存在的挑战，其重要性源于其在各类量子信息处理任务中的广泛应用。该研究团队发现纠缠是使局域随机幺正变换能够通过有效“粘合”系统各部分的随机性来生成全局随机态的关键资源。具体而言，研究人员证明了通过对纠缠态|ψ⟩施加局域随机幺正变换，可生成近似随机态集合，该集合构成误差上界为Θ(e−S₂(ψ))的近似态设计，其中S₂(ψ)表示|ψ⟩的二阶Rényi纠缠熵。进一步研究表明，当采用无相干性操作构建集合时，该紧致界同样适用于相干性的二阶Rényi熵。这些结果表明：当仅限于无资源门操作时，生成随机态的质量完全由初始态的资源含量决定。值得注意的是，在所有α-Rényi熵中，二阶Rényi熵给出了最紧致的界限，因此可将其视为利用无资源操作生成随机性的最大容量。最后，超越近似态设计的范畴，该工作利用这种纠缠辅助的“粘合”机制，提出了一种通过各子系统伪随机幺正变换从局域纠缠态生成多体系统伪随机态的新方法。