WikiDer > Квантовый предел скорости

Quantum speed limit

В квантовая механика, а квантовое ограничение скорости (QSL) является ограничением минимального времени для эволюции квантовой системы между двумя различимыми состояниями.[1] QSL тесно связаны с соотношением неопределенности времени и энергии. В 1945 г. Леонид Мандельштам и Игорь Тамм вывели соотношение неопределенности времени и энергии, которое ограничивает скорость эволюции с точки зрения дисперсии энергии.[2] Более полувека спустя Норман Марголус и Лев Левитин показал, что скорость эволюции не может превышать среднюю энергию,[3] результат, известный как Теорема Марголуса – Левитина. Реалистичные физические системы, контактирующие с окружающей средой, известны как открытые квантовые системы и их эволюция также зависит от QSL.[4][5] Примечательно, что было показано, что эффекты окружающей среды, такие как немарковская динамика, могут ускорить квантовые процессы,[6] что было проверено в эксперименте КЭД резонатора.[7]

В 2017 г. КСЛ исследовались в квантовом осцилляторе при высокой температуре. [8] В 2018 году было показано, что QSL не ограничиваются квантовой областью и что аналогичные ограничения выполняются в классических системах. [9][10] QSL использовались для изучения пределы вычислений[11][12] и сложность.

Рекомендации

  1. ^ Deffner, S .; Кэмпбелл, С. (10 октября 2017 г.). «Квантовые ограничения скорости: от принципа неопределенности Гейзенберга к оптимальному квантовому управлению». J. Phys. A: Математика. Теор. 50 (45): 453001. arXiv:1705.08023. Дои:10.1088 / 1751-8121 / aa86c6.
  2. ^ Мандельштам, Л. И .; Тамм, И. Э. (1945). «Отношение неопределенности между энергией и временем в нерелятивистской квантовой механике». J. Phys. (СССР). 9: 249–254.
  3. ^ Марголус, Норманн; Левитин, Лев Б. (сентябрь 1998 г.). «Максимальная скорость динамической эволюции». Physica D: нелинейные явления. 120 (1–2): 188–195. arXiv:Quant-ph / 9710043. Дои:10.1016 / S0167-2789 (98) 00054-2.
  4. ^ Taddei, M. M .; Escher, B.M .; Давидович, Л .; де Матос Филью, Р. Л. (30 января 2013 г.). «Квантовый предел скорости физических процессов». Письма с физическими проверками. 110 (5): 050402. arXiv:1209.0362. Дои:10.1103 / PhysRevLett.110.050402. PMID 23414007.
  5. ^ дель Кампо, А .; Egusquiza, I. L .; Plenio, M. B .; Уэльга, С. Ф. (30 января 2013 г.). «Квантовые пределы скорости в динамике открытых систем». Письма с физическими проверками. 110 (5): 050403. arXiv:1209.1737. Дои:10.1103 / PhysRevLett.110.050403. PMID 23414008.
  6. ^ Deffner, S .; Лутц, Э. (3 июля 2013 г.). «Квантовый предел скорости для немарковской динамики». Письма с физическими проверками. 111 (1): 010402. arXiv:1302.5069. Дои:10.1103 / PhysRevLett.111.010402.
  7. ^ Cimmarusti, A.D .; Ян, З .; Patterson, B.D .; Corcos, L.P .; Orozco, L.A .; Деффнер, С. (11 июня 2015 г.). «Квантовый предел скорости для немарковской динамики». Письма с физическими проверками. 114 (23): 233602. arXiv:1503.02591. Дои:10.1103 / PhysRevLett.114.233602.
  8. ^ Деффнер, С. (20 октября 2017 г.). «Геометрические квантовые ограничения скорости: пример фазового пространства Вигнера». Новый журнал физики. 19 (10): 103018. Дои:10.1088 / 1367-2630 / aa83dc.
  9. ^ Shanahan, B .; Chenu, A .; Margolus, N .; дель Кампо, А. (12 февраля 2018 г.). «Квантовые ограничения скорости перехода от квантовой теории к классической». Письма с физическими проверками. 120 (7). Дои:10.1103 / PhysRevLett.120.070401. PMID 29542956.
  10. ^ Окуяма, Манака; Озэки, Масаюки (12 февраля 2018 г.). «Квантовый предел скорости не квантовый». Письма с физическими проверками. 120 (7): 070402. arXiv:1710.03498. Дои:10.1103 / PhysRevLett.120.070402. PMID 29542975.
  11. ^ Ллойд, Сет (31 августа 2000 г.). «Абсолютные физические пределы вычислений». Природа. 406 (6799): 1047–1054. arXiv:Quant-ph / 9908043. Дои:10.1038/35023282. ISSN 1476-4687. PMID 10984064.
  12. ^ Ллойд, Сет (24 мая 2002 г.). «Вычислительная мощность Вселенной». Письма с физическими проверками. 88 (23): 237901. arXiv:Quant-ph / 0110141. Дои:10.1103 / PhysRevLett.88.237901. PMID 12059399.