单相位缺陷对称性破缺的量子 Parrondo 悖论与有向传输

Parrondo 悖论描述了交替进行两个单独输亏游戏可产生获胜结果的反直觉现象。将该效应扩展至量子领域通常需要高维硬币空间、纠缠初始态或人工调制的退相干。本文表明，仅凭一个量子比特硬币、固定的两个 SU(2) 算子序列，以及离散时间量子漫步原点处的一个局部相位缺陷，即可实现真正持久的量子 Parrondo 效应。通过破坏平移对称性，相位缺陷作为散射中心实现动量混合和干涉诱导的整流，将两个输亏游戏转换为有向量子漫移。我们关键性地重新评估了获胜准则，证明期望位置而非常用的概率不对称性是验证该悖论的恰当指标。漂移速度的谐波分析揭示其呈现复杂的共振型依赖，包含高阶傅里叶分量，反映缺陷处非平凡的多路径干涉。我们进一步表明获胜策略与硬币位置纠缠的循环恢复相关联，漫移效应在广泛的初始态范围内具有鲁棒性。我们的结果表明，空间非均匀性而非额外量子资源是可持续量子 Parrondo 效应的关键要素，为近期量子平台上的有向传输提供了高效资源蓝图。