Límites de velocidad cuántica en flujos de operadores y funciones de correlación

Reeditado por Platón

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Nicoletta Carabba¹, Niklas Hornedal^1,2y Adolfo del Campo^1,3

¹Departamento de Física y Ciencia de los Materiales, Universidad de Luxemburgo, L-1511 Luxemburgo, GD Luxemburgo
²Fysikum, Universidad de Estocolmo, 106 91 Estocolmo, Suecia
³Centro Internacional de Física de Donostia, E-20018 San Sebastián, España

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Resumen

Los límites de velocidad cuántica (QSL) identifican las escalas de tiempo fundamentales de los procesos físicos al proporcionar límites inferiores en la tasa de cambio de un estado cuántico o el valor esperado de un observable. Presentamos una generalización de QSL para flujos de operadores unitarios, que son ubicuos en la física y relevantes para aplicaciones en los dominios cuántico y clásico. Derivamos dos tipos de QSL y evaluamos la existencia de un cruce entre ellos, que ilustramos con un qubit y una matriz aleatoria hamiltoniana, como ejemplos canónicos. Además, aplicamos nuestros resultados a la evolución temporal de las funciones de autocorrelación, obteniendo restricciones computables sobre la respuesta dinámica lineal de sistemas cuánticos fuera de equilibrio y la información cuántica de Fisher que rige la precisión en la estimación de parámetros cuánticos.

Resumen popular

La naturaleza del tiempo siempre ha sido uno de los temas más debatidos en la historia de la humanidad, involucrando y relacionando diferentes áreas del conocimiento humano. En física cuántica, el tiempo, en lugar de ser un observable como la posición, se trata como un parámetro. En consecuencia, el principio de incertidumbre de Heisenberg y la relación de incertidumbre tiempo-energía son de una naturaleza profundamente diferente. En 1945, Mandelstam y Tamm refinaron este último como un límite de velocidad cuántica (QSL), es decir, un límite inferior en el tiempo necesario para que el estado cuántico de un sistema físico evolucione a un estado distinguible. Esta nueva visión dio lugar a una prolífica serie de trabajos que extendieron la noción de QSL a diferentes tipos de estados cuánticos y sistemas físicos. A pesar de décadas de investigación, QSL hasta la fecha sigue centrado en la distinguibilidad del estado cuántico, natural para aplicaciones como la computación cuántica y la metrología. Sin embargo, otras aplicaciones involucran operadores que fluyen o evolucionan en función del tiempo. En este contexto, las QSL convencionales no son aplicables.

En este trabajo presentamos una nueva clase de QSL formulada para flujos de operadores unitarios. Generalizamos los célebres límites de velocidad de Mandelstam-Tamm y Margolus-Levitin a los flujos de operadores, demostramos su validez en sistemas simples y complejos e ilustramos su relevancia para las funciones de respuesta limitada en la física de la materia condensada. Esperamos que nuestros hallazgos encuentren más aplicaciones, incluida la dinámica de los sistemas integrables, el grupo de renormalización y la complejidad cuántica, entre otros ejemplos.

► datos BibTeX

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Las citas anteriores son de ANUNCIOS SAO / NASA (última actualización exitosa 2022-12-23 04:22:47). La lista puede estar incompleta ya que no todos los editores proporcionan datos de citas adecuados y completos.

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Límites de velocidad cuánticos en flujos de operadores y funciones de correlación

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