量子方差：多体系统量子相干与量子关联的度量

量子相干性是量子现象的基本共同特征，从物质波干涉到全同粒子的量子简并均如此。尽管其重要，在一般混合多体量子态中估计和测量量子相干性仍是一项艰巨挑战，对量子凝聚态、量子信息、量子计量与量子生物学等广泛领域具有基础意义。在此我们给出任意可观测量在一般量子态上的量子相干涨落方差（量子方差）的定量定义。量子方差将热德布罗意波长（针对自由量子粒子的位置）的概念推广到任意可观测量本征值空间，量化该空间中相干离域的程度。量子方差通常可测量且可计算为可观测量的静态涨落与静态磁化率之差；尽管简单，它被证明为最广泛接受的观测量“量子性”估计量（既作为特征也作为资源）如 Wigner-Yanase 偏斜信息与量子 Fisher 信息提供了紧下界。当考虑扩展量子系统中的二分涨落时，量子方差表达了两部分之间真正的量子关联（失谐型）。在多体系统情形下，它被发现于有限温度下服从面积律，从而将纯态的纠缠面积律与量子涨落推广至混合态情形。因此，量子方差为在最复杂量子系统中测量宏观量子相干与量子关联铺平了道路。