对称性与相干性存在下的量子比特动力学图谱层级结构

该研究团队通过分析全局能量守恒与相干性资源如何影响子系统的局域动力学,探究了对称性与热力学变换之间的关系。研究证明U(1)对称性会通过泡利串的电荷守恒从根本上约束量子热力学操作。其“不可行定理”表明:U(1)动力学无法从对角热态中产生局域相干性,从而将热力学操作限制为相位协变映射。要打破这种层级结构,需要具有奇电荷宇称的环境相干性来耦合不等能态。通过双量子比特构造,研究人员建立了超越常规热力学操作且保持吉布斯态变换的最小资源需求,并在功提取和态区分度方面展示了可测量的热力学优势,揭示了量子相干性在提升热力学性能中的基础性作用。

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