Pre-Channel Entanglement Shaping 通过几何熵证明其对 Post-Distillation 的根本优势
量子物理
2026-05-19 v1 算子代数
摘要
传统纠缠抽炼遵循后处理范式，对经完整通过噪声信道传输后的噪声量子态视为静态资源，通过 LOCC (局部操作和经典通信) 进行纯化。本工作证明，一种根本不同的范式——pre-channel entanglement shaping (PES)——通过主动工程系统-环境耦合在信道传输前或过程中实现纯化能力，超越任何后抽炼协议在物理上不可达的层次。我们以几何熵 (量子相对熵至可分离态) 框架证明了这一分离。在后抽炼中，协议只能从固定混合态中选择低熵子集合，使全局几何熵保持不变或增加。相比之下，PES \textit{抑制几何熵产生的速率}在信道演化期间，最终态的相对纠缠熵严格超过从相同信道进行后抽炼的最大可达值。我们提供了明确的 qubit 信道示例、数值仿真（附录中包含完整代码），以及状态流形上的几何解释。我们的结果将 pre-channel entanglement shaping 确立为一个独立的运营资源类别，立即意味着对量子中继和纠缠辅助通信的影响。最近，Li 等人实验表明，对纠缠信道预先用最优局部单位化进行处理可实现抽炼鲁棒性无法通过后处理实现的纠缠保真度，揭示了纠缠抽炼中内在时序非对称性 \cite{Li2025}。
关键词
引用
@article{arxiv.2605.16463,
title = {Pre-Channel Entanglement Shaping Achieves Fundamental Superiority over Post-Distillation: A Geometric Entropy Perspective},
author = {Gang Lyu and Wenlong Sun and Yuanfeng Jin and Hua Nan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.16463},
year = {2026}
}