量子态的时间非局域性存在于输入态而非信道中,并能在基本极限内验证时间隐态传输

两个时间点之间的相关性可能强到任何经典解释都无法说明,而且值得注意的是,这种情况可以发生在仅对一个量子系统进行两次测量的场景中,而不需要第二个粒子参与。该研究证明,当一个qudit通过一个噪声信道时,这种“时间上的非局域性”的强度——即时间非局域性鲁棒性 \(\mathrm{TNR}\) ——完全由初始状态承载:对于标准的噪声族,当输入是完全混合态(完全随机)时,它恰好消失,即 \(\mathrm{TNR}(\rho_A,\mathcal{E})=0 \Leftrightarrow \rho_A=\mathbb{1}/d\)。这种资源并非来自信道的任何相干性,而是源自输入混合态的反作用,并且即使在完全退相干下依然存在。这既是优势,也是陷阱。作为优势,\(\mathrm{TNR}\) 可以设备无关地给出时间隐形传态——将未知状态向前发送到未来——的保真度下限,在 \(d=3\) 时可达到 \(7/9\),且无需信任测量设备。作为陷阱,由于被认证的量与信道的实际相干性传输解耦,该方案能认证出超过信道实际传递能力的结果:一个注入性(可逆)酉变换可以达到最大的时间贝尔信号,但其隐形传态性能却低于经典基线。该研究彻底解决了这种过度认证问题——给出了一个通用上限 \(\mathrm{TNR} \le (d-1)/d\),并精确给出了信道依赖的值;对于退极化信道和任意充分混合的探针,实现了诚实的认证;同时证明不存在任何探针选择能使该方案成为信道通用方案。这些结果的基础是时间纠缠、时间导引和时间非局域性鲁棒性(\(\mathrm{TER}\)、\(\mathrm{TSR}\)、\(\mathrm{TNR}\))的统一半定规划层级结构,包含一个严格下层结构和一个依赖于时间无信号条件(\(\mathrm{NSIT}\))的上层结构。所有结构均针对 \(d=2\) 至 \(5\) 的情况进行了数值验证。
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提交arXiv: 2026-07-02 15:37

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