利用最少资源单步转移或交换多部分子量子纠缠

多部分子量子态的转移或交换对于实现大规模量子信息处理和量子通信至关重要。在此背景下的一个挑战性问题是：所需的最小资源是什么，以及如何同时在两组量子比特之间转移或交换多部分子量子纠缠。找到这些问题的答案对量子信息科学具有重要意义。在这项工作中，我们证明了通过使用单个量子二能级系统（最简单的量子对象）作为耦合器，任意多部分子量子态（无论是纠缠态还是可分离态）都可以在两组量子比特之间同时转移或交换。我们的发现为显著减少构建和运行由许多多量子比特寄存器、存储单元和处理单元组成的大规模量子信息网络所需的资源提供了潜力。