量子科技中心_量科网

在量子因果关系和量子信息领域，存在着一个广阔的抽象量子协议图景，允许操作之间出现循环或非无环的因果结构，包括不定因果序的框架以及高阶量子过程（如过程矩阵）。一个长期悬而未决的问题是：在无需后选择的情况下，能够实现物理实现的最广泛的抽象过程类别是什么。在本工作中，该团队基于相对论因果律原则，采用自上而下的方法给出了严格解答。在因果盒框架（该框架描述了与固定背景时空兼容的最一般的量子信息处理协议）的基础上，该团队形式化地引入了额外约束条件（“作用一次+局域序”），以在精细时空层面捕捉过程矩阵框架中的封闭实验室假设。该团队证明，在经典无环时空中满足这些条件的任何协议，在行为上都等价于具有因果序量子控制的量子电路（QC-QC），从而从物理原理出发推导出了QC-QC。该团队的结果表明，QC-QC恰恰构成了可在经典时空中物理实现的高阶量子过程类别（包括那些具有不定序的过程），并在封闭实验室假设下排除了更一般的非因果过程。这厘清了抽象高阶过程矩阵框架与实验可及的量子协议之间的关系，以及粗粒化循环与细粒化无环操作因果结构之间的相互作用。该团队还发展了过程盒协议的表征技术，这些技术引发了关于时空量子协议和相对论量子实验的新的基于因果律的开放性问题。