离散时间量子行走中相干性与噪声容忍度的探测：揭示自聚焦与呼吸动力学

量子系统对外部扰动的敏感性是功能量子器件、量子信息与计算实现中的基本问题。基于光学与超冷气体领域的显著实验进展，我们研究了在强度依赖的相位获取与在 $N$ 环上传播的量子比特相关联时，短时（瞬时）噪声所带来的影响。通过采用量子相干度量，我们报道了出现不稳定机制的情形，其中产生了此前未知的量子行走，例如自聚焦与呼吸动力学。我们的结果揭示了有利于稳定机制的设置，其渐近分布在弱非线性下得以保留，并在热力学极限下随 $1/N$ 消失。显示不同机制间阈值的相图表明，接近 Pauli-Z 的量子门具有更高的噪声容忍度。当我们趋近 Pauli-X 量子门时，这种适应性急剧下降，且进入自聚焦机制的阈值几乎不可避免。接近 Hadamard 的量子门表现出不寻常的方面，即非线性强度的增加可使动力学脱离自聚焦机制。