量子相干性的动力学资源理论

退相干无处不在。每个与环境相互作用的量子系统都注定会退相干。量子相干性的保持是量子技术面临的主要挑战之一，但其作为资源的使用极具前景，并可带来各种操作优势，例如在量子算法中。因此，近年来大量工作致力于量化系统中存在的相干性。在本文中，我们构建了量子相干性的动力学资源理论。我们遵循的基本物理原理是：自由的动力学客体是无法保持或分配相干性的那些客体。这引导我们将经典信道识别为该理论中的自由元素。因此，即便量子恒等信道也不是自由的，因为所有物理系统都会经历退相干，故而相干性的保持应被视为一种资源。在我们的工作中，我们引入了四种不同类型的自由超信道（类比于MIO、DIO、IO和SIO），并详细讨论了其中两种，即去相位协变非相干超信道（DISC）和极大非相干超信道（MISC）。后者由所有不会从经典信道生成非经典信道的超信道组成。我们使用基于信道散度的单调量来量化MISC和DISC下的动力学相干性。我们表明其中一些单调量具有操作解释，即量子信道的精确、近似和宽松相干代价。此外，我们证明信道的宽松渐近代价等于一种新型正则化相对熵。最后，我们证明了在MISC和DISC下两信道间的转换距离可使用半定规划（SDP）计算。