在三分币量子行走中最大化信息流:从初始纠缠到集成光子实现
离散时间量子游走是模拟量子输运与信息处理的强大平台。该团队引入一个一维晶格上的游走者,其运动由三个纠缠硬币控制,每个硬币均以Hadamard门初始化,旨在最大化信息流。游走者仅在三个硬币产生相同结果(HHH或TTT)时才移动,从而将8维硬币希尔伯特空间与位置自由度耦合。通过分析完全可分态、完全纠缠态(GHZ型)及中间初始态,并利用约化子系统的冯·诺依曼熵,该团队计算了硬币与位置之间的互信息 \(I(C;P;t)\)。结果表明,初始三方纠缠使互信息的增长速度在十步后最高提升18%(与两个可分态中较低者相比),但由于量子干涉,其短期呈现非单调动力学。该团队首次引入可调参数 \(\alpha\)(非位移态的振幅),并证明GHZ态在 \(\alpha\approx 0.71\) 处达到互信息最大值——这是信息流最优控制的关键发现。最后,该团队提出一种利用偏振、空间模式和时间箱的集成光子实现方案,其中 \(\alpha\) 可通过非线性或电光元件进行调谐。该团队还提供了可扩展的数值框架(Python代码),支持最多 \(t = 5\) 步的仿真。该研究将三方纠缠确立为最大化信息流与空间扩散的动态资源,直接应用于量子态传输、纠缠辅助传感及可编程光子量子处理器。

