谐振子链中量子能量传能的热屏蔽与临界标度

《Physical Review A》:Thermal screening and critical scaling of quantum energy teleportation in a harmonic chain

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月17日 来源:Physical Review A 3.0

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   我们在一维谐振链中建立了量子能量传能的有限温度高斯态表述。对于吉布斯态,优化后的测量—反馈方案简化为热两点函数。在单站方案中,提取的能量由单个关联子决定,这使得热力学和近临界极限在解析上可处理。在固定有限温度下,提取的能量随距离呈指数屏蔽,并由热关联长度控制,无论临界还是非临

  

我们在一维谐振链中建立了量子能量传能的有限温度高斯态表述。对于吉布斯态,优化后的测量—反馈方案简化为热两点函数。在单站方案中,提取的能量由单个关联子决定,这使得热力学和近临界极限在解析上可处理。在固定有限温度下,提取的能量随距离呈指数屏蔽,并由热关联长度控制,无论临界还是非临界参数α均如此。在取热力学极限后取零温度临界极限时,我们推导出精确渐近律 $E_{\text{ext}} \sim d^{-4}$。数值结果证实了两种规律,并解决了导致中等距离处有效衰减指数表观漂移的交叉转变。我们还分析了压缩高斯测量,表明它们改变提取前因子:$p$ 压缩增强提取能量,而 $q$ 压缩抑制提取能量,但不改变大距离标度。

**I. 引言**

量子能量传能(QET)是一种协议,其中一次局域测量向关联多体系统中注入能量,经典通信传递测量结果,随后在远处对一个位点执行条件局域操作从而提取正能量[1–3]。该协议在经典通信步骤中并不传输可用能量。相反,它利用局域信息和态中已存在的关联。由此,QET将量子信息、量子热力学和多体物理联系起来。

文献中的大部分工作聚焦于基态方案[4–9]。然而在有限温度下、对于被动的混合态,详细的研究主要集中在少体系统上。特别地,Frey等人[10]分析了自旋-1/2对的吉布斯态QET,Trevison和Hotta[11]分析了自旋-1/2 Ising链的吉布斯态QET。与此同时,我们此前的工作[12]考察了极小双量子比特XY模型中的有限温度能量提取,重点关注其与纠缠、量子失和初态被动性的关系。这一系列工作阐明了非零温度不会立即破坏该协议,且有用的资源可以在被动混合态中存活。后续发展将QET与强局域被动性联系起来,包括最初的强局域被动性表述[13]、利用量子信息对强局域被动态的实验激活[14]、在极小QET模型中构造强局域被动态[15]以及强QET方案[16]。近期的综述表明,QET现在正被置于更广泛的量子热力学和实验背景下讨论[17]。

QET也被发展为探测关联量子物质的操作性探针。特别是,它与量子场论中的临界行为以及全局序和拓扑序(包括对称性保护的拓扑相)相关联[8,9]。相关研究探索了Heisenberg链中反馈诱导的熵变、Kondo环境中的杂质效应以及Kitaev自旋液体中的非局域关联[18–20]。

本工作从这些少体自旋体系转向空间延展的玻色系统,在此系统中可同时获得受控的热力学极限和解析可处理的大距离行为。一维谐振链是一个自然的模型。它具有闭隙临界点、明确的热力学极限,以及允许对态和局域操作进行显式处理的高斯吉布斯态。同样的二次哈密顿量在正则重标度后也描述了一组耦合的线性微波谐振器,其中节点通量和电荷分别充当正则坐标和动量的角色[21]。在这种描述中,$\alpha \to 0$ 的极限对应于局域钉扎相对于站间耦合较弱的情形,此时能隙关闭,关联长度增大,长波长关联占主导。

Nambu和Hotta在此前的工作中建立了谐振链中的基态QET,并研究了单站测量和块测量两种情形[22]。他们的数值分析在大距离处报告了一个表观上接近 $d^{-4}$ 的临界衰减,但未给出该指数 $d^{-4}$ 的解析推导[22]。同一工作还探索了Alice一侧扩大测量区域的情形,同样在零温度下且主要以数值方式处理[22]。

本工作的主要结果如下。对于谐振链的平移不变吉布斯态,优化的高斯QET方案在单站设置下简化为热两点关联子。这种简化使得有序的热力学和临界极限在解析上变得透明。在固定有限温度下,提取的能量在大距离处呈指数压低,并受热关联长度控制。在取热力学极限后取零温度临界极限时,相关的耦合函数具有闭式表达,并给出渐近行为 $d^{-4}$。我们进一步表明,压缩高斯测量改变提取前因子但不改变渐近标度。从而,谐振链QET方案成为一种解析可控的热高斯关联探针。

本文的组织如下:第二节介绍谐振链哈密顿量、其物理实现以及吉布斯态的两点关联子。第三节推导任意高斯块测量的优化提取能量,并给出提取能量的参数扫描(图1)。第四节聚焦于单站方案并建立关键恒等式 $C_{\text{opt}} = \gamma_1 \gamma_3$。第五节推导有限温度下的精确Matsubara级数和零温度下的闭式 $d^{-4}$ 律,图2和图3提供定量基准。第六节给出代数衰减和指数衰减规律之间交叉转变的数值诊断(图4)。第七节分析压缩高斯测量并表明压缩改变提取效率但不改变大距离标度类(图5和图6)。第八节讨论结果并概述开放方向。

**图1.** 公式(21)中优化提取能量 $E_{\text{ext}}$ 随控制参数变化的密度图。(a) 在 $\alpha = 0.1$, $\gamma = 0.5$, $\alpha = 0$ 处计算的反温度 $\beta$ 和Alice-Bob间距 $d$ 的依赖关系。(b) 在固定间距 $d = 5$ 下耦合强度 $\alpha$ 和反温度 $\beta$ 的依赖关系,取 $\alpha = 0.1$ 和 $\alpha = 0$。

**图2.** 热力学极限下临界热耦合 $\gamma_1 \gamma_3$。符号:公式(31)在选定 $\beta$ 值下的有限温度结果。实线:公式(36)的精确零温度结果。在有限 $\beta$ 下,热屏蔽在大距离处压低耦合;当 $\beta \to \infty$ 时,曲线收敛到基态分布。

**图3.** 热力学极限下的提取能量 $E_{\text{ext}}$。实线:有限温度吉布斯态($\alpha = 0.1$)和基态的解析临界结果。符号:近临界区域($\alpha = 0.01$,圆点)和有隙相($\alpha = 0.5$,方点)中的数值数据。在此标度下,近临界数据与 $\alpha = 0.1$ 曲线几乎无法区分,而有隙数据表现出明显更快的衰减。

**图4.** 提取能量 $E_{\text{ext}}$ 的距离标度诊断。三条曲线分别对应:近临界低温(蓝色),$\beta = 10$, $\alpha = 0.01$;近临界有限温度(橙色),$\beta = 2$, $\alpha = 0.01$;以及有隙基态区域(绿色),$\alpha = 0.5$。(a) 以对数坐标显示数据,检验代数衰减;(b) 以半对数坐标显示相同数据,检验指数衰减。(c) 显示有效对数指数,(d) 显示局域衰减率 $\Gamma$。对数以 $e$ 为底。

**图5.** 提取能量 $E_{\text{ext}}$ 随压缩参数 $r$ 和间距 $d$ 变化的密度图,取 $\alpha = 0.1$, $\gamma = 0.5$, $\beta = 10$, $\alpha = 0$。(a) 对应 $p$-压缩测量,(b) 对应 $q$-压缩测量。白线指示等提取能量等高线。

**图6.** 零温度下压缩高斯测量的提取能量 $E_{\text{ext}}$ 的距离依赖。系统参数为 $\alpha = 0.1$, $\gamma = 0.5$, $\beta = 10$, $\alpha = 0$。(a) 和 (b) 以对数-对数坐标显示 $E_{\text{ext}}$ 随间距 $d$ 的变化,对应不同压缩参数 $r$。(a) 对应 $p$-压缩测量,(b) 对应 $q$-压缩测量。(c) 和 (d) 显示相同的两种测量选择下的局域对数斜率 $\Gamma$。在两种情形下,大距离行为趋近相同的渐近指数,接近 $-4$,而压缩主要改变整体提取振幅。对数以 $e$ 为底。

**II. 模型与物理设定**

**A. 钉扎声子链**

我们从具有位点钉扎的标准弹簧-质量链出发,

$$H = \frac{1}{2}\sum_n \left[p_n^2 + \gamma(x_n - x_{n-1})^2 + \alpha x_n^2\right], \tag{1}$$

展开弹性项得

$$H = \frac{1}{2}\sum_n \left[p_n^2 + (2\gamma + \alpha)x_n^2 - 2\gamma x_n x_{n-1}\right]. \tag{2}$$

定义特征频率

$$\omega_0 = \sqrt{2\gamma + \alpha}, \tag{3}$$

以及无量纲正则变量

$$\tilde{x}_n = \sqrt{\omega_0} \, x_n, \quad \tilde{p}_n = \frac{1}{\sqrt{\omega_0}} \, p_n, \tag{4}$$

使得 $[\tilde{x}_n, \tilde{p}_m] = i\delta_{nm}$。以 $\hbar\omega_0$ 为单位度量能量,得到无量纲哈密顿量

$$\tilde{H} = \frac{1}{2}\sum_n \left[\tilde{p}_n^2 + (2\alpha' + 1)\tilde{x}_n^2 - 2\tilde{x}_n\tilde{x}_{n-1}\right], \tag{5}$$

具有周期性边界条件,其中 $\alpha' = \alpha/(2\gamma)$。参数范围 $\alpha' \geq 0$ 对应于有隙钉扎链。临界点 $\alpha' = 0$ 是闭隙极限。

**B. 微波谐振器解释**

同样的二次型出现在线性微波谐振器链中。对于节点通量 $\Phi_n$ 和共轭电荷 $Q_n$,电容或电感耦合的二次型电路具有如下一般形式:

$$H = \frac{1}{2}\sum_n \left[\frac{Q_n^2}{C} + \frac{L}{2}(\dot{\Phi}_n)^2 + \frac{1}{2E_C}(\Phi_n - \Phi_{n-1})^2 + \frac{1}{2E_J}\Phi_n^2\right]. \tag{6}$$

通过替换 $C = C_0\omega_0$, $L = L_0/\omega_0$, $E_C = E_0\omega_0$, $E_J = E_0\omega_0 \alpha'$ 以及适当的重标度,公式(6)通过相同的正则重标度化简为公式(5)。因此,本QET设定可以解释为一种普适的玻色低能理论,也可以解释为电路量子电动力学玻色晶格的有效描述[21]。

**C. 吉布斯态与局域能量**

初态为吉布斯态

$$\rho = \frac{e^{-\beta \tilde{H}}}{Z}, \quad Z = \mathrm{Tr}\, e^{-\beta \tilde{H}}. \tag{7}$$

对于 $\alpha' \geq 0$,$\tilde{H}$ 是正定二次型哈密顿量。线性正则变换将其对角化为独立谐振子,其热态为高斯态。由于高斯性在线性正则变换下得以保持,吉布斯态 $\rho$ 也是高斯态。其一阶矩为零,对称化的 $\tilde{x}\tilde{p}$ 协方差在平衡时为零。因此,该态完全由其 $\tilde{x}\tilde{x}$ 和 $\tilde{p}\tilde{p}$ 协方差函数确定。完整推导见附录A和B。在热力学极限中,我们将这些函数记为

$$C_{xx}(d) = \langle \tilde{x}_n \tilde{x}_{n+d}\rangle, \tag{8}$$

$$C_{pp}(d) = \langle \tilde{p}_n \tilde{p}_{n+d}\rangle, \tag{9}$$

它们取如下积分形式:

$$C_{xx}(d) = \frac{1}{2\pi}\int_{-\pi}^{\pi} dk \, \frac{\cosh(\beta\omega_k/2)}{\sinh(\beta\omega_k/2)} \cdot \frac{\omega_k}{\omega_k^2} e^{ikd}, \tag{10}$$

$$C_{pp}(d) = \frac{1}{2\pi}\int_{-\pi}^{\pi} dk \, \frac{\cosh(\beta\omega_k/2)}{\sinh(\beta\omega_k/2)} \cdot \frac{1}{\omega_k} e^{ikd}, \tag{11}$$

其中 $\omega_k = 2\sqrt{1 - \sin^2(k/2) \cdot \alpha'}$ 为色散关系。

这里 $C_{xx}(d)$ 和 $C_{pp}(d)$ 分别是间距为 $d$ 处的位置协方差函数和动量协方差函数。单站方案的非局域距离依赖最终由 $C_{xx}(d)$ 承载,而位点方差 $C_{xx}(0)$ 和 $C_{pp}(0)$ 决定局域噪声和响应前因子。这些协方差函数的正模推导见附录B。

为后续使用,我们定义由Bob位移所探测的局域哈密顿量贡献:

$$H_B = \frac{1}{2}(\tilde{p}_B^2 + \tilde{x}_B^2) + \text{const}, \tag{12}$$

其中常数偏移 $\frac{1}{2}$ 在提取能量差中相消,将隐去。我们还引入

$$F_B = \tilde{p}_B. \tag{13}$$

在平衡关联子和算符 $F_B$ 固定后,QET问题简化为Alice的测量噪声和Bob的条件位移如何探测这些热关联。我们现在为一般测量块制定高斯测量与反馈方案。

**III. 吉布斯态中的高斯QET方案**

Alice对一个包含 $N$ 个位点的块 $\mathcal{A}$ 进行相干态正算子值测量(POVM)。在每一个被测量位点上她定义

$$|\phi_\xi\rangle = D(\xi)|0\rangle, \tag{14}$$

其中 $\sigma$ 是测量宽度。相干态 $|\phi_\xi\rangle$ 满足 $\int d^2\xi \, |\phi_\xi\rangle\langle\phi_\xi| = \mathbb{I}$,其中 $d^2\xi$ 为复平面的Lebesgue测度。块POVM为

$$M(\{\xi_i\}) = \frac{1}{(\pi\sigma^2)^N} \exp\left(-\sum_i \frac{|\xi_i - \hat{\phi}_i|^2}{\sigma^2}\right) \otimes \mathbb{I}_{\bar{\mathcal{A}}}, \tag{15}$$

满足 $\int d^{2N}\xi \, M(\{\xi_i\}) = \mathbb{I}$。相关的Kraus算符取为 $K(\{\xi_i\}) = \langle\{\xi_i\}|\otimes\mathbb{I}_{\bar{\mathcal{A}}}$。

Alice随后将测量结果 $\{\xi_i\}$ 传输给Bob,Bob在收到测量结果后施加局域位移

$$\hat{D}_B = \exp\left(i\sum_i \mathbf{v}_i^T \hat{\mathbf{r}}_i\right), \tag{16}$$

其中 $\mathbf{v}_i$ 为待优化的实向量。

为将QET与通过传播激发进行的普通能量传输区分开来,Bob必须在进行局域操作时确保注入的能量尚未来得及从Alice区域传播到Bob位点。

由于 $\hat{D}_B$ 平移Bob的坐标算符:

$$\hat{D}_B^\dagger \hat{\mathbf{r}}_B \hat{D}_B = \hat{\mathbf{r}}_B + \mathbf{v}, \tag{17}$$

我们在对所有结果求平均后得到:

$$\langle H_B \rangle_{\text{post}} = \langle H_B \rangle_{\text{pre}} + \mathbf{v}^T \mathbf{F} - \frac{1}{2}\mathbf{v}^T \mathbf{\Gamma} \mathbf{v}, \tag{18}$$

其中

$$\mathbf{F} = \langle \mathbf{r}_B \rangle_{\text{corr}}, \tag{19}$$

$$\mathbf{\Gamma} = \langle \mathbf{r}_B \mathbf{r}_B^T \rangle_{\text{corr}}. \tag{20}$$

矩阵 $\mathbf{\Sigma}_\xi$ 和 $\mathbf{\Sigma}_\eta$ 分别是Alice经典结果 $\xi$ 和 $\eta$ 的协方差矩阵。对角项 $\sigma^2$ 和 $\sigma_\eta^2$ 是相干态POVM添加的测量噪声。向量 $\mathbf{F}$ 和 $\mathbf{\Gamma}$ 包含与Bob动量 $\tilde{p}_B$ 和局域力 $F_B$ 的对应交叉关联。因此公式(21)用Alice噪声测量记录协方差之逆对有用的Alice-Bob关联进行加权。

基准项满足 $\mathbf{F} = 0$,因此最小化公式(18)给出优化提取能量;附录A包含完整推导。

$$E_{\text{ext}} = \frac{1}{2}\mathbf{v}^T \mathbf{\Sigma}^{-1} \mathbf{\Gamma} \mathbf{\Sigma}^{-1} \mathbf{v} \Bigg|_{\mathbf{v} = \mathbf{\Sigma}\mathbf{\Gamma}^{-1}\mathbf{F}} = \frac{1}{2}\mathbf{F}^T \mathbf{\Sigma}^{-1} \mathbf{F}. \tag{21}$$

公式(21)对任意高斯块测量精确成立。为获得对温度和距离依赖关系的解析控制,我们现在专门讨论单站方案,此时矩阵表达式坍缩为标量热关联子。

因此,能量提取问题归结为预先存在的热两点函数。我们现在利用公式(21)绘制提取能量随主要控制参数的分布。图1(a)显示近临界区域中反温度 $\beta$ 和间距 $d$ 的依赖关系,图1(b)显示固定间距下耦合 $\alpha'$ 和反温度 $\beta$ 的依赖关系。这些图从两个互补视角揭示了相同的物理趋势:有限温度抑制大距离提取,而降低温度和趋近临界点两者均增强Bob可提取的能量。

**IV. 精确热力学极限**

**单站方案**

最清晰的解析结果出现在单个测量位点 $\mathcal{A}$ 和距离 $d$ 处单个Bob位点 $B$ 的情况下。在该设定中,

$$E_{\text{ext}} = \frac{1}{2}\frac{(\gamma_1 \gamma_3)^2}{\gamma_2 (\gamma_4 + \sigma^2)}, \tag{22}$$

其中

$$\gamma_1 = C_{xx}(d), \quad \gamma_2 = C_{pp}(0), \quad \gamma_3 = C_{pp}(d), \quad \gamma_4 = C_{xx}(0). \tag{23}$$

在任何临界极限之前都成立一个有用的恒等式:

$$C_{\text{opt}} = \gamma_1 \gamma_3 = C_{xx}(d)\,C_{pp}(d). \tag{24}$$

确实,将公式(10)代入公式(23)并利用 $\omega_k^2 = \omega_0^2(1+\alpha') - 2\omega_0^2\cos k$ 得到

$$C_{xx}(d)\,C_{pp}(d) = \frac{1}{4}\int_0^\pi \frac{dk}{\pi} \frac{1}{\sinh(\beta\omega_k/2)} e^{ikd} \cdot \frac{1}{\sinh(\beta\omega_k/2)} e^{ikd}\bigg|_{\text{symmetrized}}, \tag{25}$$

这证明了公式(24)。这一简化是核心,因为它将协议的整个依赖关系隔离在单一的热耦合函数中。因此,公式(24)将单站问题归结为一个函数 $\gamma_1\gamma_3$ 的渐近性。后续分析因此探讨此耦合函数在谐振链相关的有序热力学和近临界极限下如何行为。

**V.**

远距离与近临界渐近行为

为保持数学上的自洽性,我们现在强制施加周期边界条件所对应的有序极限。首先固定 ,取热力学极限,然后选择温度区间,最后才取 gap 关闭极限 。若在有限 时即令 ,则零模将发散,且有序临界行为将被掩盖。

A. 先固定有限 ,再

对于 和 ,对 作 Mittag-Leffler 展开得到

(26) (27)

其中 为玻色 Matsubara 频率。剩余的余弦积分是有理函数,可通过围道积分求出。定义 ,以及对于 中 项的 和 ,可得

(28) (29) (30)

推导过程见附录 B。

在有序临界极限 下,位上位置关联子按 发散,而 保持有限。因此,式(22)中 扇区的贡献消失。令 使得 和 ,可得

(31) (32)

因此,

(33)

当 很大时, 项占主导,故 从而

(34)

控制 的热关联长度为

(35)

其中 是 的热关联长度。由于式(33)在该关联子的平方,提取的能量在更短的长度 上衰减。

在转向零温极限之前,我们先考察直接进入单站点方案中的临界热耦合 。图2 在热力学临界极限下绘出了该量随若干 取值的变化,并与精确基态结果作对比。两个特征立即可辨:首先,在任意有限温度下, 随距离迅速衰减,这与式(35)所设定的热屏蔽长度一致。其次,随着 增大,有限温度曲线趋近于基态轮廓,预示了下一节中将推导的代数型远距离行为。

B. 再

在零温下,首先在固定 处令 。在有序临界极限下,位置关联子再次发散,此时为对数发散,且 扇区消失(见附录B)。对于动量耦合,我们可以精确求出临界积分:

(36)

利用 在 上得到 且 其中 。故

(37)

对于大间距, 。因此,

(38)

这在解析上给出了远距离临界律。

我们在全谱系的临界、近临界及有 gap 区间内,将渐近公式与热力学极限数值结果进行基准对比。图3 在 处将解析临界曲线与 位有限链的数值数据比较。 处的近临界数据在整个距离范围内都紧密跟踪临界预测,确认了临界公式即使在略偏离精确临界点时仍保持精确。相比之下, 处的有 gap 基态数据衰减得远为陡峭,这在有限关联长度进入图像时是预期的。值得注意的是,在临界点附近的有限温度 QET 可以在广泛的间距窗口上超过有 gap 基态 QET,表明接近临界点可以抵消热学损耗。近临界数值点与精确解析曲线之间的残余偏差在此尺度上不可分辨,并在附录B的图7中单独考察。

图7 展示了标度化量 与闭合式零温临界预测的对比。当 被调节至更接近一附近时,有限尺寸数值曲线趋近解析结果,与渐近行为 一致。

VI. 交叉诊断

上述渐近公式确定了各极限的衰减律。我们接下来展示这些区间如何在有限尺寸数值中呈现,以及表观指数在真正渐近行为显现之前如何进行交叉过渡。

这些区间之间的物理区分由 gap 和热关联长度决定。由式(29)中的因子 ,我们有 。在固定有限 时, 项具有最长程,定义了 ,其中 。在有序临界极限下,这简化为式(35)中的热长度 ;而固定 下的零温极限则给出 gap 长度 。结合式(11)的低动量色散,后者在临界附近满足 ,其中 且 。因此,非零 gap 限制了基态关联的程距,而有限温度则通过最低 Matsubara 频率引入额外截断。近临界低温区间中 和 均大于所展示的距离;近临界有限温度区间则主要受 限制;而有 gap 基态受 限制。对于有 gap 基态区间,这一行为与有限程有 gap 格点系统中由 QET 能量提取所界定的指数衰减一般界限在定性上一致 [23]。

图4 考察了三种代表性区间中提取得能量 的空间衰减:近临界低温情形、近临界有限温度情形及有 gap 基态情形。代数抑制与指数抑制之间的区别在图4(a)和4(b)中最为清晰。在近临界低温区间,曲线在对数-对数尺度上的延申中间 范围内最接近线性,这与在有限关联长度效应出现之前的近似代数衰减一致。相比之下,有限温度近临界情形和有 gap 基态在对数-对数图上强烈弯曲,在半对数图上更接近线性,这正是大间距处指数抑制的预期特征。图4(c)和4(d)提供了对这一行为的局部诊断。有效对数斜率 在可及窗口内对近临界低温情形保持近乎恒定,而在热抑制和有 gap 情形中则持续增大。类似地,局部衰减率 在近临界低温区间趋于一个较小值,而在另外两种情形中趋近一个有限的非零尺度,这与指数衰减一致。更明确地说,数值结果与式(38)的临界形式 吻合,给出 且 。而指数包络 则给出 且 。因此,热屏蔽和有 gap 情形中增大的 和有限的 直接度量了截断临界关联的有限长度。

VII. 压缩高斯 POVM

由于远距离行为由热关联子确定,自然的下一个问题是高斯测量设计能否在不改变标度律的前提下改善提取前因子。因此我们考察压缩相干态 POVM。

相于态 POVM 并非唯一的高斯选择。令 Alice 测量压缩参数 和压缩角 的压缩相干态。与平均能量相关的唯一变化是加在二阶矩上的测量噪声。对于 压缩测量(见附录C),

(39)

而对于 压缩测量, ,

(40)

优化的单站点提取得能量变为

(41)

在有序临界极限下, 扇区再次脱落,因此压缩的唯一存活效应是分母中的替换 。因此, 压缩降低了有效动量噪声并增强提取能量,而 压缩提高噪声并抑制产率。图5 精确地说明了这一点。重要的是,分子未受影响。因此,压缩改变了效率但不改变远距离标度。这在图6中也可观察到。

VIII. 讨论与结论

本工作中,我们将谐波链上的量子能量传输置于可控有限温度基础上。对于平移不变的 Gibbs 态,优化后的高斯方案简化为热两点函数,在单站点设定中,完整的距离依赖关系坍缩为一个关联子, 。这一简化使有序极限变得透明。在固定有限温度下,主导的 Matsubara 贡献设定了热关联长度 并产生提取能量的指数抑制。在取热力学极限之后取零温临界极限,耦合量具有闭合形式,给出渐近律 。

这些结果进一步明确了谐波链作为可解析处理的 QET 平台的地位。在当前设定中,方案的控制因素更取决于底层高斯态的关联结构而非方案特有细节。有限温度屏蔽了有用的关联,而接近临界性则恢复了长程尾部。压缩测量分析支持相同的结论:改变高斯测量修改了有效噪声因而改变提取效率,但不改变远距离标度类。

当前分析限于高斯测量,且主要限于单站点提取。自然的扩展包括有限温度区块方案和 Bob 侧的多站点反馈,这些可能在保持相同渐近标度的同时改善提取前因子。由于相同的二次型哈密顿量在规范重标度后也描述耦合微波谐振器,本研究结果也可作为电路量子电动力学架构中玻色 QET 实现的基准。
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