相位量子游走:量子网络中图态分布的统一框架
在量子网络中分布式制备任意图态是模块化量子计算和基于测量的量子通信的核心挑战。该研究团队提出了相位量子行走(PQW)——一种离散时间量子行走,其中传统的位置置换移位算符被对角条件相位(CZ)门取代,从而能够从基本的两比特资源中分布式制备任意图态(而不仅仅是GHZ态)。副产品引理表明,每一步行走都会以可校正的泡利副产品为代价实现边纠缠的隐形传态;硬币不变性定理则证明对于所有酉硬币C和噪声信道ℰ,最优保真度F*(C,ℰ)=F*(H,ℰ)成立,并给出闭式表达式F_dep^*=(1−3p/4)^k和F_pd^*=((1+√(1−p))/2)^k。该工作推导出了树状图(普适定理)和环状图(C4案例研究)的解析校正公式,在八种拓扑结构(最多4096种结果)中验证了F=1.0的完美保真度。在ibm_marrakesh量子处理器(IBM Heron r2架构,原生支持CZ门)上的硬件实验验证显示,对于|GHZ4⟩和|L4⟩态分别获得F_cl^*=0.924和0.922的保真度——统计上完全一致,首次通过实验证实了硬币不变性定理的预测:保真度与图拓扑结构无关。

