量子资源纯化的不可行定理 II：新方法与时域信道理论

最近的研究表明，在任何性质良好的量子资源理论中，从含噪资源态到纯态（例如蒸馏）的变换在精度和效率上存在普遍的基本极限 [Fang/Liu, Phys. Rev. Lett. 125, 060405 (2020)]。本文发展了一种分析量子资源纯化限制的新颖且强大的方法，该方法不仅给出了改进的界限，排除了更广泛含噪态的精确纯化且在特定情形下是紧的，还使我们能够建立针对量子信道（动力学）资源的鲁棒不可纯化理论。更具体地，我们采用这一新方法推导了在任意自由信道到信道映射下，将通用含噪信道（与态理论不同，可自适应地使用多个副本）变换到某酉资源信道时误差与代价的普遍界限。我们以更具体的术语讨论了若干具有实际意义的情形，并探讨了我们的普遍结果在蒸馏、量子纠错、量子香农理论以及量子电路合成中的联系与应用。