多体量子关联系统中的能量控制成本全局-局部二元性

多体量子关联系统(MQCSs)被广泛应用于各类量子信息处理任务中,其精密操控本质上会伴随能量消耗。然而,这些操控成本的基本特性至今尚未明晰,主要源于缺乏能够完整描述MQCSs复杂性的热力学理论框架。该研究团队揭示了弱耦合于热库的任意MQCSs所遵循的普适性热力学关系,确立了操控成本固有的全局-局域对偶特性。通过这些关系,研究人员阐明了多体关联这一MQCSs核心量子特征在有限时间内形成操控成本的确切作用,并证明全局与局域操控成本的相对大小具有不确定性,这对有限时间控制下MQCSs的成本管理构成挑战。该工作以实验可实现的有限时间量子比特重置过程中的多量子位系统为例,通过数值模拟验证了上述理论发现。

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