量子热力学中所有态皆为普适催化剂

量子催化是一个引人入胜的概念，它表明某些变换只有在获得一个必须原样归还的特定资源时才变得可能。它最初在纠缠理论中被发现，此后被应用于若干资源理论框架，包括量子热力学。尽管在该情形下催化器存在的必要（且有时充分）条件已知，但对于变换所需的催化器态的确切形式几乎一无所知。特别地，尚不清楚它是否须具备某些特殊性质或为所需变换精细调节。在本工作中，我们描述了多拷贝态的一个令人惊讶的性质：我们表明，在由优超支配的资源理论中，所有含资源的态都是所有允许变换的催化剂。在量子热力学中，这意味着所谓的“热力学第二定律”不需要精细调节的催化剂，而是任何态在给定足够多拷贝时都可充当有用的催化剂。这些解析结果辅以若干数值研究，表明激活大多数允许的催化变换既不需要多拷贝形式也不需要非常大维的催化剂。