大型 $N$ 张量迹不变量族的分解

最近的研究证明,与矩阵情形不同,大小为 N 的实高斯张量的矩在渐近大 N 极限下通常不会在其连通分量上分解。虽然这一相当令人惊讶的结果的原始证明并非构造性的,但自那以后,人们已经发现了非分解矩(即迹不变量的期望值)的显式例子。我们进一步探讨了该问题的其他方面,重点关注与量子信息更直接相关的 Haar 分布(或高斯)复随机张量。我们首先展示了一个迹不变量非分解的显式例子,从而填补了近期文献中的一个空白。随后,我们转向相反的问题:寻找在大 N 下确实能够分解的有趣的迹不变量族。我们在这方面建立了三个主要定理。第一个定理给出了一个确保大 N 分解的充分组合界,该界足够简单,可应用于各种实际相关情形。我们的第二个主要结果表明,在大 N 下,任何可兼容迹不变量的期望值都由某些树状组合结构主导,我们称之为树状主导配对。我们的第三个主要定理确立了:任何具有树状主导配对的迹不变量,在大 N 下确实会分解。通过这种方式,我们得以证明文献中先前研究过的各种迹不变量族在大 N 下确实能够分解。我们将研究结果应用于多体量子纠缠理论:每个迹不变量都对应一个 Rényi 纠缠熵的多体推广,在假设大 N 分解的情况下,可以显式计算其在均匀随机量子态中的典型期望值。
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提交arXiv: 2026-05-12 17:52

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