无资源之机变:几何起源与鲁棒性

一个普遍观点认为,仅使用自由态的量子协议不会带来操作上的优势。然而,自由态区分间隙的存在反驳了这一观点——在限制性测量下,即便是正交的自由态也无法被最优区分。已知的例子包括无纠缠的非定域性,以及更近期发现的无魔法的非稳定子性。该研究将这些案例追溯至一个单一的凸几何机制:只要自由测量的集合是封闭、凸的,且是真子集于所有测量的集合,同时自由态的集合是包含内点的凸集,那么就可以完全从自由态中抽取一个能够体现间隙的系综。由此产生的间隙在操作上是刚性的:任何有限维的辅助资源(无论是催化剂还是量子存储器)都无法在渐近意义上将区分率提升至高于单次受限极限的水平。相反,非自由系综允许借助存储器辅助的攻击完全消除这一间隙,从而揭示了自由系综与携带资源系综之间一种尖锐的操作不对称性。
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提交arXiv: 2026-06-30 11:30

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