通过测量一半环境恢复量子比特的完全相干性

当量子系统与环境相互作用时，它们会失去如相干性等量子属性。量子擦除使得通过测量环境来恢复系统中的相干性成为可能，但访问整个环境可能是不现实的：实际上可能必须只集中于一个可访问的子空间而忽略其余部分。如果是这种情况，量子擦除的效果有多好？在这项工作中，我们计算了在量子比特中可期望恢复的最大相干性 $\langle \mathcal C\rangle$，作为其环境的可访问子空间和不可访问子空间维度的函数。随后我们设想以下博弈：给定 $n+1$ 个量子比特的均匀随机纯态，要求我们通过最优测量其中 $0\leq a\leq n$ 个其他量子比特，计算可在其中一个量子比特上检索到的最大相干性。我们在 $a\approx n/2$ 附近发现了一个惊人的效应：可恢复的相干性在 0 和 1 之间急剧跃迁，表明为了恢复量子比特的完全相干性，我们仅需访问其物理环境的一半（或者就自由度而言，仅需访问其平方根）。此外，我们发现随着 $n$ 的增长，可恢复的相干性成为整个系综的典型属性。