通过单位性基准测试估计量子信道中的关联与不可分离性

在系统间传递相干量子信息的能力是量子技术的基本组成部分，并导致全局量子过程内部产生相干关联。然而，量子信道中的关联结构不如量子态中的关联结构受到关注。受近期随机基准测试技术的启发，我们发展了一系列用于高效估计二分量子信道内部关联的结果。我们引入了在局域基变换下不变、推广了信道单位性并可用于分析信道内相干信息交换的子单位性测度。利用这些测度，我们证明了单位性具有 monogamous（排他）性质，并给出了一种新颖的信息-扰动关系。随后我们定义了相关单位性的概念以量化给定信道内的关联。关键在于，我们证明该测度在可分离信道集合上受到严格限制，因而可作为不可分离性的判据。最后，我们描述了如何在不同的随机基准测试协议中高效估计有效噪声信道的此类测度。我们发现，对于任意可分离量子信道，相关单位性均可以一种抗 SPAM 的方式估计，并证明带有电路中重置的基准测试/层析协议可在重置误差足够小时可靠地判定不可分离性。我们开发的工具提供了超越同时随机基准测试所能获得的信息，因而可在量子设备的串扰与相干误差分析中找到应用。