完成渐近量子相干操控的全景巡览

我们计算了在所有量子态上刻画受限操作类别下渐近量子相干操控的若干度量。我们聚焦于可提取相干性（即从输入态 $\rho$ 的相互独立副本出发，产生近似纯相干比特的最大速率）与相干代价（即以消失误差生成大量 $\rho$ 副本所需消耗纯相干比特的最小速率）。我们给出了严格非相干操作（SIO）下可提取相干性的首个闭式表达式，证明其与通过物理非相干操作（PIO）所得者一致。这表明 SIO 与 PIO 在提取相干性上同样弱，阐明了近期发现的普适束缚相干现象，并为我们提供了一个可实际实现的显式最优提取协议。我们给出了 PIO 下相干代价的单字母公式，表明其在具有非零体积的态集合上有限。由于 PIO 可在实验室中借助非相干辅助系统、酉运算与测量实现，我们的结果对实验相关设定下的相干操控施加了根本限制。我们发现了具有零 PIO 可提取相干性却具无穷 PIO 相干代价的“深渊束缚”态实例。我们的发现完成了所有主要非相干操作类别下渐近相干操控的图景。