“偏迹删除一个系统,保留合法的边缘态;部分转置判据则保留整体矩阵,只交换一侧的矩阵指标,用负特征值检测纠缠。部分转置通常不是物理信道,也不改变空间维数。两种操作虽然都按一个子系统定义,却解决不…”
形式陈述
固定
再线性延拓至所有算子。若
部分转置的矩阵依赖所选基,但半正定与否不依赖本地换基:换基后的部分转置只相差适当的酉共轭,因此特征值不变。
直觉
完整转置保持正性,但只对纠缠整体的一半转置,可能产生负特征值。这个变换是数学检测工具,不是可直接施加给任意量子态的物理信道。负特征值揭示的是输入相关性,输出“矩阵”本身不再是合法状态。
必要性的一行证明
若
因为转置仍保持每个局部正矩阵的正性,张量积及非负加权和也保持正性。反过来在低维成立,需要正映射结构定理;单靠这行计算不能推出一般维数的充分性。
例子与边界
带白噪声 Bell 态的阈值
令
在基顺序
两个单独坐标给特征值
由二比特的充分性,
通过检查并不总意味着没有纠缠
在更高维,所有特征值非负只说明这项测试没有发现纠缠。PPT 纠缠态还能具有零可蒸馏纠缠,所以“纠缠存在”“部分转置负”“能蒸馏 Bell 对”需要分开判断。
图中“00”“11”对应
推论与应用
若负特征向量为
对任意可分
矩阵维数为
参考资料
- Asher Peres,“Separability Criterion for Density Matrices”,1996,部分转置必要性。
- M. Horodecki、P. Horodecki 与 R. Horodecki,“Separability of Mixed States: Necessary and Sufficient Conditions”,1996,
与 的充分性。