碰撞模型中的强对称性与协变量子映射的物理膨胀

量子映射是量子信息论和开放量子系统的基础。特别是，协变或弱对称的量子映射在定义尊重热力学的量子演化、建立资源理论中的自由操作以及与量子参考系变换一致方面起着关键作用。为了在实验室中实现量子映射，人们通常设计一个物理膨胀，这对应于将系统与环境纠缠在一起的幺正演化。本工作系统地探讨了量子映射的弱对称性如何在其膨胀中体现。我们证明，对于各种类型的物理膨胀，包括哈密顿量驱动的膨胀和模拟马尔可夫开放量子动力学的短时碰撞模型，弱对称性总是导致膨胀演化中的强对称性，从而在系统-环境空间中产生守恒量。我们还使用Krylov子空间刻画了这些对称性出现的子空间。此外，我们表明一些不同类型的物理膨胀对膨胀演化没有约束，不需要强对称性。最后，我们用各种说明性和教学性的例子来补充我们的发现。我们的结果为构建量子映射的物理膨胀提供了基本指导，全面理解了对称性如何影响其在实验室或量子计算机上的实现。