有序量子相的经典性质与自发对称性破缺的起源

我们通过研究一个长期存在的猜想，分析了复杂量子系统中自发对称性破缺的性质，该猜想认为最大对称性破缺的量子基态是对应于全局有序相的最经典态。我们通过比较对称性破缺与对称性保持的量子基态中经典性与量子性的不同局部和全局指标，使这一论点定量化精确。我们首先讨论了朴素地比较局域的两两纠缠与量子失协如何显然导致相反的结论。事实上，我们表明在对称性保持的基态中，两体纠缠仅捕获了总两体量子关联的一小部分，而相反，在最大对称性破缺基态中，它贡献了总两体量子关联的最大份额。然后我们通过考察量子基态的全局、宏观关联特性来检验该猜想。我们证明，实现与全局有序相关联的哈密顿量对称性最大破缺的基态是唯一的此类基态：I) 总是局域可转换的，即仅通过施加 LOCC 变换（局域操作与经典通信）便可从所有其他基态获得，而反向绝不可能；II) 最小化关于全局共享的宏观两体纠缠的单配不等式。