复杂网络中连续时间量子行走的稳定性

该研究团队考察了连续时间量子行走(CTQWs)在不同网络拓扑结构及退相干机制下的稳定性,将稳定性定义为系统随时间保持量子特性的能力。研究覆盖从均匀到非均匀的网络结构,包括环形、完全连接、Erdős-Rényi、小世界、无标度及星型拓扑,并分析了内禀退相干、Haken-Strobl噪声和量子随机行走(QSWs)三种退相干模型。为评估量子稳定性,研究人员采用了节点占据概率、相干性的ℓ₁范数、初始态保真度、量子-经典距离以及冯·诺依曼熵等多重指标。结果表明:网络拓扑与退相干模型的共同作用影响着相干性保持。其中内禀退相干导致相干性衰减最慢,Haken-Strobl噪声次之,而QSW会造成相干性最快丧失。不同网络拓扑的稳定性排序会随退相干模型和量化指标变化——例如在Haken-Strobl与内禀退相干下,虽然其他指标普遍支持无标度网络,但量子-经典距离指标显示环形网络更稳定。总体而言,星型和无标度等非均匀网络表现出最高稳定性,而环形和Erdős-Rényi等均匀拓扑更容易受退相干影响。完全连接图虽属均匀结构,却因高度密集的连接维持了出色稳定性。此外,在非均匀网络中,初始节点(通过度数或接近中心性衡量)的中心性对稳定性有显著影响,这揭示了局部拓扑特征在量子动力学中的关键作用。

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