量子系统中同步自动机的酉实现

该团队提出了一种经典同步自动机的量子类比。在经典情况下,系统状态根据构成字母表的一组规则演化,这些规则的序列(称为字)支配着其演化过程。某些特殊字(称为同步字)能将自动机驱动至预定状态,而与其初始配置无关。尽管这种看似不可逆的过程似乎与量子力学的幺正性相矛盾,但该团队通过引入辅助量子比特(其状态编码了自动机字母表的规则)构建了基于量子同步字的重置协议。这些量子比特通过全局幺正操作与量子自动机(其状态由量子dit编码)发生相互作用。当量子比特寄存器初始制备为对应同步字的状态时,无论初始状态如何,自动机都将演化至预定纯态,同时量子比特寄存器会转变为编码自动机原始配置信息的复杂态(通常为纠缠态)。实验结果表明,所产生的纠缠既取决于规则集合也依赖于自动机初始状态,该团队进一步展示了如何在该框架下生成特定纠缠态。

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提交arXiv: 2026-04-22 10:52

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