通过将费米子链分为左半链和右半链而获得的二分量量子系统。方块表示费米子粒子在离散晶格中的潜在位置。

纠缠挪用是量子信息科学中的一种奇特现象，描述了从资源系统中提取纠缠而不改变其量子态的可能性。在此背景下，资源系统扮演着催化剂的角色，使原本不可能的状态转变成为可能，且在过程中不会被消耗。为了使纠缠挪用成为可能，资源态需要具有高度的纠缠性。

“普遍挪用者”这一术语指的是一个二分量子系统，其中每个状态都充分纠缠，以至于挪用成为可能。迄今为止，人们一直怀疑是否存在具有如此强纠缠特性的物理系统。

然而，汉诺威莱布尼茨大学的研究人员现在证明，普遍挪用现象在所有临界费米子链中都会出现，即处于量子相变的一维费米子系统。尽管他们发表在《自然物理学》上的论文仅限于理论层面，但它可能为多体物理学的研究以及量子技术的开发开辟新的可能性。

论文合著者亚历山大·斯托特迈斯特（Alexander Stottmeister）透露：“我们近期通过抽象论证揭示了普遍量子挪用现象存在于相对论量子场中。然而在多场学术报告后，几位具有量子信息或多体物理学背景的同事向我们提出质询：这一发现是否反而表明量子场论存在内在矛盾？非相对论性系统能否同样呈现该现象？”

"这引发了我们强烈的好奇——普遍量子挪用现象是否实际广泛存在？例如在多体物理中更基础的自旋链模型里是否同样存在该现象？"

基于此前研究，斯托特迈斯特及其团队着手探索临界自旋链是否始终表现出普遍量子挪用现象。在近期研究中，他们证实了这一可能性，并指出该特性可自然出现在临界费米子系统中。

“虽然我们的研究表明临界自旋链可以发生纠缠挪用，但并未提供实现这一过程的具体方法，”论文合著者劳里茨·范·卢伊克（Lauritz van Luijk）解释道，“在后续研究中，我们描述了仅使用一类称为高斯操作的特定操作的明确协议，这些操作在原理上更易于实现。”

临界（绿色，实线）和非临界（洋红色，虚线）费米子链的能带。能带描述了具有给定波数（横轴）的初级激发态可能的能量（纵轴）。系统达到临界状态时，能带必须穿过费米能级为0的点。

研究人员首先通过聚焦于热力学极限来展开对普遍挪用现象的探索。这意味着他们不再考虑大型但有限的系统，而是直接研究无限量子系统（即假设系统包含无限数量的粒子或自由度）。

“在论文中，我们证明了热力学极限下对应于左半链和右半链的子系统满足一组标准，我们在先前的工作中已证明这些标准对应于普适挪用量子系统，”范·卢伊克表示?！白詈螅颐侵っ髌帐逝灿锰匦圆⒎墙鱿抻谌攘ρЪ?，而是在大型但有限的费米子系统中就已经出现。”

亚历山大·斯托特迈斯特（Alexander Stottmeister）、劳里茨·范·卢伊克（Lauritz van Luijk）及其同事亨里克·威尔明（Henrik Wilming）的最新理论研究表明，普遍量子挪用现象可能是已知物理系统中的一种稳健特征。特别是，该研究表明，临界自由费米子多体系统可能天然具备挪用特性。

“我们证明了所有描述量子相变临界点的临界自旋链，只要它们具有平移不变性且可有效用非相互作用费米子描述，都会展现普遍量子挪用现象，”论文合著者威尔明表示，“这涵盖了一系列广为人知的模型，并表明这些模型的纠缠特性远强于此前已知水平?！?/span>

值得注意的是，研究人员还表明，挪用现象在有限系统中也能以近似形式存在，因此它并非仅在理想无限模型中出现的理论构造，而是在真实有限量子系统中也可能出现。在接下来的研究中，他们希望进一步评估该理论的有效性。

“一个计划是调查如果我们不再要求用非相互作用费米子来进行有效描述，我们的结果是否仍然成立，”威尔明补充道。“从这个角度来看，如果存在无序，挪用现象是否仍然存在也值得探讨。另一个计划是看看临界系统是否也可能表现出一种涉及超过两个而非仅两个参与方的挪用形式。

“我们已经证明后者在原则上是可能的，但尚未找到一个自然的物理模型来实现它?！?/span>