北京
量子纠缠是现代物理学的基石，而纠缠熵早已成为研究非平衡态量子动力学的关键诊断工具。长久以来，学术界针对量子多体系统中纠缠动力学的研究，主要局限于以初始直积态为起点的演化过程。在这一传统研究范式下，热化系统和通用随机量子电路表现出纠缠的快速线性增长，而多体局域化系统则表现为极其缓慢的对数增长。然而，这种传统方法不可避免地将两个截然不同的物理过程混为一谈：纠缠资源的初始“生成”与随后的“传输”。由于观测到的半链纠缠熵增长始终是这两种效应的复杂叠加，纠缠传播的底层真实图景一直被掩盖。
近日，为了解构这一复杂过程并剥离出系统内在的纠缠处理能力，中国科学院物理研究所张士欣和李自翔研究团队革新了研究范式：将目光投向了已经具备体积律纠缠的“部分热化态”。基于这一丰富的预设纠缠“蓄水池”，研究团队首次提出了一种全新的概念框架，将纠缠动力学过程精确分解为两大核心机制：“构建”（Build）与“移动”（Move）。“构建”机制负责直接创造新的纠缠，而“移动”机制则负责在系统内重新分配已有的纠缠。为了纯化“移动”机制，团队还巧妙地利用随机置换量子电路作为理想化模型，证明了纯“移动”动力学会将纠缠均匀地分布在所有二分结构中，从而确立了纠缠“移动”主导的动力学基准。
图： 基于“构建-移动”框架的多种动力学纠缠熵增长演化
实验模拟与理论分析表明，这一“构建-移动”新框架在解释复杂非遍历动力学时展现出了惊人的威力。研究团队发现，在多体局域化系统的演化中，半链纠缠熵的增长与其初始值之间呈现出奇特的“非单调”依赖关系——即在中等强度的初始纠缠态下达到增长峰值。这与热化系统单调递减的行为形成了鲜明对比。通过新框架的透视，团队成功破译了这一现象的根源：MBL 动力学本质上是“移动主导”的。不仅如此，该框架还为多种复杂的物理动力学（如热化系统、自由费米子系统、安德森局域化等）提供了一个极其统一的分类视角并且提出了基于多划分平均的更好的系统纠缠度量方案。
这项工作跳出了单一初始直积态的思维定式，极大地深化了学术界对量子多体系统中纠缠传播与信息处理的理解。其预测的独特动力学特征也为近期量子模拟平台上的实验验证提供了明确的目标。上述研究成果以“Entanglement Growth from Entangled States: A Unified Perspective on Entanglement Generation and Transport”为题发表在物理学顶级期刊《物理评论快报》（Phys. Rev. Lett.）上。中国科学院物理研究所博士生张春悦为论文第一作者，中国科学院物理研究所张士欣与李自翔特聘研究员为共同通讯作者。该项研究得到了北京市自然科学基金、国家自然科学基金、“量子通信与量子计算机”重大科技专项以及中国科学院相关资金的资助。
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