Limites de velocidade quântica em fluxos de operadores e funções de correlação

Republicado por Platão

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Nicoletta Carabba¹, Niklas Hörnedal^1,2e Adolfo del Campo^1,3

¹Departamento de Física e Ciência dos Materiais, Universidade de Luxemburgo, L-1511 Luxemburgo, GD Luxemburgo
²Fysikum, Universidade de Estocolmo, 106 91 Estocolmo, Suécia
³Donostia International Physics Center, E-20018 San Sebastián, Espanha

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Sumário

Os limites de velocidade quântica (QSLs) identificam escalas de tempo fundamentais de processos físicos, fornecendo limites inferiores para a taxa de mudança de um estado quântico ou o valor esperado de um observável. Introduzimos uma generalização de QSL para fluxos de operadores unitários, que são onipresentes na física e relevantes para aplicações nos domínios quântico e clássico. Derivamos dois tipos de QSLs e avaliamos a existência de um cruzamento entre eles, que ilustramos com um qubit e uma matriz aleatória hamiltoniana, como exemplos canônicos. Aplicamos ainda nossos resultados à evolução temporal das funções de autocorrelação, obtendo restrições computáveis na resposta dinâmica linear de sistemas quânticos fora de equilíbrio e as informações quânticas de Fisher que governam a precisão na estimativa de parâmetros quânticos.

Resumo popular

A natureza do tempo sempre foi um dos assuntos mais debatidos na história da humanidade, envolvendo e relacionando diferentes áreas do conhecimento humano. Na física quântica, o tempo, em vez de ser observável como a posição, é tratado como um parâmetro. Conseqüentemente, o princípio da incerteza de Heisenberg e a relação de incerteza tempo-energia são de natureza profundamente diferente. Em 1945, este último foi refinado por Mandelstam e Tamm como um limite de velocidade quântica (QSL), isto é, um limite inferior do tempo necessário para o estado quântico de um sistema físico evoluir para um estado distinguível. Esta nova visão deu origem a uma prolífica série de trabalhos que estenderam a noção de QSL a diferentes tipos de estados quânticos e sistemas físicos. Apesar de décadas de pesquisa, o QSL até o momento continua focado na distinguibilidade do estado quântico, natural para aplicações como computação quântica e metrologia. No entanto, outras aplicações envolvem operadores que fluem ou evoluem em função do tempo. Neste contexto, os QSL convencionais são inaplicáveis.

Neste trabalho introduzimos uma nova classe de QSL formulada para fluxos de operadores unitários. Generalizamos os célebres limites de velocidade de Mandelstam-Tamm e Margolus-Levitin para fluxos de operadores, demonstramos sua validade em sistemas simples e complexos e ilustramos sua relevância para funções de resposta limitada na física da matéria condensada. Esperamos que nossas descobertas encontrem outras aplicações, incluindo a dinâmica de sistemas integráveis, grupo de renormalização e complexidade quântica, entre outros exemplos.

► dados BibTeX

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Citado por

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As citações acima são de SAO / NASA ADS (última atualização com êxito 2022-12-23 04:22:47). A lista pode estar incompleta, pois nem todos os editores fornecem dados de citação adequados e completos.

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Limites de velocidade quântica nos fluxos do operador e funções de correlação

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