因果结构的量子叠加作为局域实现非局域量子操作的通用资源

空间分离限制了在分布式多体量子系统上可局域实现的量子操作集合。我们提出，由不同时空几何的量子叠加引起的不定因果结构，可用作对空间分布量子系统局域实现任意量子操作的独立通用资源。因此，所有仅通过局域操作与经典通信（LOCC）无法完成的此类量子任务也变得可局域完成。我们表明，仅利用不定因果结构作为资源，可以完美地将一个 agent 子系统的态传送到另一遥远实验室，使得遥远实验室的 agent 能够访问其实验室中整个初始共享态，并可在联合态上局域执行任何全局量子操作。我们进一步发现，在传送到过程之后，资源——时空的不定因果结构——并未被消耗。因此，在实现所需量子操作后，第一个 agent 子系统的态可使用同一资源传回其先前的实验室。我们表明，这种双向传送对于局域执行所有非 LOCC 可实现的局域非局域量子任务并非总是必要。在不调用任何传送的情况下，我们提出了一种利用不定因果结构作为唯一资源来完美局域判别四 Bell 态集合的协议。作为直接结果，我们给出了更多此类非局域任务的例子，如展现“无纠缠量子非局域性”的态集合的局域判别，以及绑定纠缠态的激活，这些也可通过我们提出的以不定因果结构为资源的协议实现。