Kvantová rychlostní limit - Quantum speed limit

v kvantová mechanika, a kvantový limit rychlosti (QSL) je omezení minimální doby pro vývoj kvantového systému mezi dvěma odlišitelnými stavy.[1] QSL úzce souvisí se vztahy časově-energetické nejistoty. V roce 1945 Leonid Mandelstam a Igor Tamm odvodil vztah časově-energetické nejistoty, který ohraničuje rychlost evoluce z hlediska rozptylu energie.[2] O více než půl století později Norman Margolus a Lev Levitin ukázal, že rychlost evoluce nemůže překročit střední energii,[3] výsledek známý jako Věta Margolus – Levitin. Realistické fyzické systémy v kontaktu s prostředím jsou známé jako otevřené kvantové systémy a jejich vývoj také podléhá QSL.[4][5] Bylo pozoruhodně prokázáno, že vlivy prostředí, jako je ne-Markovova dynamika, mohou urychlit kvantové procesy,[6] který byl ověřen v dutinovém QED experimentu.[7]

V roce 2017 byly QSL studovány v kvantovém oscilátoru při vysoké teplotě. [8] V roce 2018 se ukázalo, že QSL nejsou omezeny na kvantovou doménu a že podobné hranice platí v klasických systémech. [9][10] QSL byly použity k prozkoumání meze výpočtu[11][12] a složitost.

Reference

  1. ^ Deffner, S .; Campbell, S. (10. října 2017). „Kvantové limity rychlosti: od Heisenbergova principu nejistoty k optimální kvantové kontrole“. J. Phys. A: Math. Teor. 50 (45): 453001. arXiv:1705.08023. doi:10.1088 / 1751-8121 / aa86c6.
  2. ^ Mandelshtam, L. I .; Tamm, I. E. (1945). „Vztah nejistoty mezi energií a časem v nerelativistické kvantové mechanice“. J. Phys. (SSSR). 9: 249–254.
  3. ^ Margolus, Norman; Levitin, Lev B. (září 1998). Msgstr "Maximální rychlost dynamického vývoje". Physica D: Nelineární jevy. 120 (1–2): 188–195. arXiv:quant-ph / 9710043. doi:10.1016 / S0167-2789 (98) 00054-2.
  4. ^ Taddei, M. M .; Escher, B. M .; Davidovich, L .; de Matos Filho, R. L. (30. ledna 2013). "Limit kvantové rychlosti pro fyzické procesy". Dopisy o fyzické kontrole. 110 (5): 050402. arXiv:1209.0362. doi:10.1103 / PhysRevLett.110.050402. PMID  23414007.
  5. ^ del Campo, A .; Egusquiza, I.L .; Plenio, M. B .; Huelga, S.F. (30. ledna 2013). "Omezení kvantové rychlosti v dynamice otevřeného systému". Dopisy o fyzické kontrole. 110 (5): 050403. arXiv:1209.1737. doi:10.1103 / PhysRevLett.110.050403. PMID  23414008.
  6. ^ Deffner, S .; Lutz, E. (3. července 2013). "Kvantová rychlostní limit pro ne-Markovovu dynamiku". Dopisy o fyzické kontrole. 111 (1): 010402. arXiv:1302.5069. doi:10.1103 / PhysRevLett.111.010402.
  7. ^ Cimmarusti, A. D .; Yan, Z .; Patterson, B. D .; Corcos, L. P .; Orozco, L. A .; Deffner, S. (11. června 2015). "Kvantová rychlostní limit pro ne-Markovovu dynamiku". Dopisy o fyzické kontrole. 114 (23): 233602. arXiv:1503.02591. doi:10.1103 / PhysRevLett.114.233602.
  8. ^ Deffner, S. (20. října 2017). „Geometrické kvantové rychlostní limity: případ pro Wignerův fázový prostor“. New Journal of Physics. 19 (10): 103018. doi:10.1088 / 1367-2630 / aa83dc.
  9. ^ Shanahan, B .; Chenu, A .; Margolus, N .; del Campo, A. (12. února 2018). „Limity kvantové rychlosti napříč přechodem mezi kvantem a klasikou“. Dopisy o fyzické kontrole. 120 (7). doi:10.1103 / PhysRevLett.120.070401. PMID  29542956.
  10. ^ Okuyama, Manaka; Ohzeki, Masayuki (12. února 2018). "Limit kvantové rychlosti není kvantový". Dopisy o fyzické kontrole. 120 (7): 070402. arXiv:1710.03498. doi:10.1103 / PhysRevLett.120.070402. PMID  29542975.
  11. ^ Lloyd, Seth (31. srpna 2000). Msgstr "Maximální fyzické limity výpočtu". Příroda. 406 (6799): 1047–1054. arXiv:quant-ph / 9908043. doi:10.1038/35023282. ISSN  1476-4687. PMID  10984064.
  12. ^ Lloyd, Seth (24. května 2002). "Výpočetní kapacita vesmíru". Dopisy o fyzické kontrole. 88 (23): 237901. arXiv:quant-ph / 0110141. doi:10.1103 / PhysRevLett.88.237901. PMID  12059399.