通过部分转置和重排矩量化混合态纠缠

纠缠在量子信息科学和多体物理学中起着关键作用,然而在混合量子多体系统中量化纠缠仍是一个公认的难题。该研究团队提出了一系列基于偏转置矩和重排矩的定量纠缠见证方法,为纠缠单调性提供了严格边界。这些见证可通过SWAP测试或贝尔测量的变体实现高效测量,从而适配现有硬件平台。 通过该框架,研究人员在量子信息和多体物理领域取得了多项突破性成果:开发了能效测试有界熵混合态纠缠度(高/低)的算法——此前该能力仅限于纯态分析;设计了仅需双拷贝测量验证施密特秩、四拷贝测量验证算子施密特秩的高效算法。特别值得注意的是,该方案首次实现了噪声环境下量子电路深度的鲁棒认证,突破了既往仅适用于无噪电路的局限。 研究还表明,仅需计算该团队提出的见证,即可完整建立以偏转置负性度量的哈尔随机态纠缠相图——该结论可推广至任意4-design态。对于矩阵乘积态,该见证同样具备高效可计算性,为广延多体系统的纠缠表征提供了工具。此外,该工作还在量子密码学所需的纠缠资源方面取得进展,为有界熵伪纠缠态和伪随机密度矩阵建立了严格限制。这项研究为大规模噪声量子系统的纠缠量化开辟了新途径。

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