北京
量子糾纏是現代物理學的基石，而糾纏熵早已成為研究非平衡態量子動力學的關鍵診斷工具。長久以來，學術界針對量子多體系統中糾纏動力學的研究，主要局限于以初始直積態為起點的演化過程。在這一傳統研究范式下，熱化系統和通用隨機量子電路表現出糾纏的快速線性增長，而多體局域化系統則表現為極其緩慢的對數增長。然而，這種傳統方法不可避免地將兩個截然不同的物理過程混為一談：糾纏資源的初始“生成”與隨后的“傳輸”。由于觀測到的半鏈糾纏熵增長始終是這兩種效應的復雜疊加，糾纏傳播的底層真實圖景一直被掩蓋。
近日，為了解構這一復雜過程并剝離出系統內在的糾纏處理能力，中國科學院物理研究所張士欣和李自翔研究團隊革新了研究范式：將目光投向了已經具備體積律糾纏的“部分熱化態”。基于這一豐富的預設糾纏“蓄水池”，研究團隊首次提出了一種全新的概念框架，將糾纏動力學過程精確分解為兩大核心機制：“構建”（Build）與“移動”（Move）。“構建”機制負責直接創造新的糾纏，而“移動”機制則負責在系統內重新分配已有的糾纏。為了純化“移動”機制，團隊還巧妙地利用隨機置換量子電路作為理想化模型，證明了純“移動”動力學會將糾纏均勻地分布在所有二分結構中，從而確立了糾纏“移動”主導的動力學基準。
圖： 基于“構建-移動”框架的多種動力學糾纏熵增長演化
實驗模擬與理論分析表明，這一“構建-移動”新框架在解釋復雜非遍歷動力學時展現出了驚人的威力。研究團隊發現，在多體局域化系統的演化中，半鏈糾纏熵的增長與其初始值之間呈現出奇特的“非單調”依賴關系——即在中等強度的初始糾纏態下達到增長峰值。這與熱化系統單調遞減的行為形成了鮮明對比。通過新框架的透視，團隊成功破譯了這一現象的根源：MBL 動力學本質上是“移動主導”的。不僅如此，該框架還為多種復雜的物理動力學（如熱化系統、自由費米子系統、安德森局域化等）提供了一個極其統一的分類視角并且提出了基于多劃分平均的更好的系統糾纏度量方案。
這項工作跳出了單一初始直積態的思維定式，極大地深化了學術界對量子多體系統中糾纏傳播與信息處理的理解。其預測的獨特動力學特征也為近期量子模擬平臺上的實驗驗證提供了明確的目標。上述研究成果以“Entanglement Growth from Entangled States: A Unified Perspective on Entanglement Generation and Transport”為題發表在物理學頂級期刊《物理評論快報》（Phys. Rev. Lett.）上。中國科學院物理研究所博士生張春悅為論文第一作者，中國科學院物理研究所張士欣與李自翔特聘研究員為共同通訊作者。該項研究得到了北京市自然科學基金、國家自然科學基金、“量子通信與量子計算機”重大科技專項以及中國科學院相關資金的資助。
編輯：77
特別聲明：以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布，本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
