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量子力学最引人注目的特性之一是,量子系统的状态可以表示为不同物理态的相干叠加,即与某些可观测量的实际可测值相对应的特征态。由于这些特征态构成了完全可区分状态的基础,因此这种线性展开的系数也取决于该基础。所有纯量子特性都与量子相干性的存在密切相关,量子相干性在实验中表现为干涉和量子涨落 [1]。人们确实认为,从经典世界到量子世界的转变是由于退相干 [2]。保持量子相干并从而对抗退相干是量子信息处理协议 [6] 面临的最基本挑战之一 [3–5]。近年来,相干性的定量理论取得了一些进展[7–9],并被应用于量子计量学[10,11]、量子基础[12,13]、量子生物学[14]和量子热力学[15,16]等领域。这种方法也促使人们努力将相干性的量化从量子态扩展到量子操作[17–21]。特别地,一个浮现出来的概念是量子图的相干性生成功率[22–25],即给定一类量子操作平均可以获得多少相干性。相干性概念本身与量子系统的局部性无关[8]。换言之,定义相干性的基础不一定需要希尔伯特空间的任何底层张量积结构,例如纠缠就是如此。另一方面,由于人们可以访问可观测量,每个现实的量子操作都是局部的[26]。为此,提出了几种考虑子系统结构的方法[27-31]。所采用的基本思想之一是考虑非相干态和操作,同时尊重希尔伯特空间的底层局部结构,从而获得相干性和纠缠之间的各种混合。在本文中,我们提出了可局域相干性的概念,即将相干性存储在特定

arXiv:2005.02988v2 [quant-ph] 2021 年 3 月 2 日

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