量子纠缠的催化等价与渐近等价

纠缠是量子信息处理中的基本资源，然而理解其操控与变换仍具挑战。许多任务依赖于高度纠缠的纯态，但由于噪声的存在，获取此类态往往困难。通常考虑涉及态的渐近多拷贝的纠缠操控过程以克服该问题。这些过程允许从噪声态中提炼出高度纠缠的纯态，从而支持量子隐形传态与量子密码学等广泛应用。在单拷贝层面上操控纠缠量子系统时，使用纠缠态作为催化剂可显著拓宽可实现变换的范围。类似于化学中的催化概念，纠缠催化剂在态操控过程结束时原样返还。我们的结果表明，尽管渐近设定与催化设定在概念上明显不同，但它们实际上紧密关联，并对所有可蒸馏态完全等价。我们的方法依赖于对可能在不同拷贝间建立关联的多拷贝纠缠操控过程的分析。作为一个重要推论，我们证明使用纠缠催化剂不能提升可蒸馏量子态的渐近单态蒸馏率。我们的发现增进了对纠缠态的催化与渐近态变换的能力与局限的全面理解，并凸显了关联在这些过程中的重要性。