复合系统是由两个及以上子系统通过特定相互作用形成的复杂系统。在量子计算领域，其数学框架基于子系统状态空间张量积构建，量子态演化遵循酉变换规律。系统科学中采用协同论方法，通过序参量主导子系统协同作用，并建立协调度模型量化系统有序性。该物理概念已应用于原子核物理、粒子物理及社会经济系统分析等多个领域 [1]。
- 所属学科
- 物理学
- 数学描述
- 张量积运算
- 状态演化
- 酉变换规则
- 有序判定
- 序参量主导 [1]
- 应用领域
- 量子计算/经济系统/原子核物理学与粒子物理学 [1]
- 术语出处
- 《物理学名词》第三版
量子计算架构
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复合系察辣台统的数学基础是子系统希尔伯特空间的张量积运算。由|验旬巴00〉、|01〉等标准正交基构成的多维空间中，量子态表现为多个量纸海应子比特的线性叠加。独立子系统通过酉变换实现演化时，复合系统状态遵钻煮炒晚循张量积构成规则，例如X门与Z门联合作用的矩阵乘法公府婚谜式为：
$$U_{total} = X \otimes Z$$
系统状态满足：
$桨整项$|\psi{to归朽ta少厚l}\rangle = U{total}(|\psi_1\rangle \otimes |\psi_2\rangle)$$
式中$\otimes$表示张量积运算。
有序性判定准则
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复合系统协调度模型包含三个核心要素：
- 1.功效函数EC_j表征变量对有序度的贡献，当EC=1时子系统达到最优状态 [1]
- 2.有序度函数定义为： $$EC_j(V_j) = \frac{V_j - \beta_j}{\alpha_j - \beta_j}$$ 其中$\alpha_j$、$\beta_j$分别为变量上下限阈值 [1]
- 3.复合系统协调度： $$cm = \theta \sqrt[m]{\prod{j=1}^{m} EC_j(V_j)}$$ θ为调节系数，计算结果区间为[-1,1]，数值越大协同性越优 [1]
物理特性分析
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纠缠态与非纠缠态的数学分界条件为：
$$\exists |\psi\rangle = |\phi_1\rangle \otimes |\phi_2\rangle \otimes \cdots \otimes |\phi_n\rangle$$
当复合态无法分解为子系统张量积形式时产生量子纠缠现象。该特性在量子通信领域具有重要意义，截至2022年的研究表明，纠缠态制备效率已提升至93%以上。
跨学科应用
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原子核物理学中，复合系统模型用于描述核子间相互作用形成的稳定结构。复合系统研究显示，2023年我国物流与经济子系统协调度均值为0.68，呈中度协同发展状态 [1]。粒子物理实验数据表明，复合系统理论可解释强子内部夸克胶子等离子体的相变过程。
