一般概率理论中的纠缠与热力学

纠缠是量子力学最引人注目的特征之一，然而它并非量子所特有。更量子力学特有的是纠缠与热力学之间的联系，这导致了熵与纯态纠缠度量之间的等同。在此我们探寻这种联系的本源，在一般概率理论的框架中研究纠缠与热力学之间的关系。我们首先解决一个纠缠态能否通过局域操作和经典通信变换为另一个纠缠态的问题。在两个操作要求下，我们证明了 Lo-Popescu 定理的一般版本，该定理位于纯态纠缠理论的基础之中。然后我们考虑纯度的资源理论，其中自由操作是随机可逆变换，建模了主体对封闭系统动力学控制有限的情景。我们的关键结果是在纠缠资源理论与纯度资源理论之间的对偶性，它对所有过程在基本层面上源于纯态和可逆相互作用的物理理论都成立。作为主结果的应用，我们建立了熵与纯二分纠缠度量之间的一一对应，并利用它在一般概率框架中定义纠缠度量。此外，我们展示了信息擦除任务与纠缠生成任务之间的对偶性，由此熵汇（可吸收任意信息量的系统）的存在等价于纠缠源（可从中提取任意量纠缠的关联系统）的存在。