Speed limits to fluctuation dynamics
本文提出涨落速度受速度可观测量涨落上限约束的原理,并展示其在量子功提取、纠缠增长等非平衡系统中的优势,为涨落动力学定量理论开辟新途径。
2024-11-06 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Velocity Limits for Multiple Observables: Conservation Laws, Correlations, and Macroscopic Systems
本文提出“量子速度限制”概念,通过广义关联矩阵和量子Fisher信息推导出多物理量速度的普适不等式,揭示了守恒量关联可紧致界定物理量速度及非平衡权衡关系,并适用于热力学极限与宏观转变。
2024-01-09 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Speed Limits for Observables
在薛定谔图像中,量子系统的状态随时间演化,量子速度极限描述了量子系统的状态从初始状态演化到最终状态的速度。然而,在海森伯图像中,可观察的是随时间而不是状态向量演化。因此,很自然地要问一个可观察对象随时间演化的速度有多快。这可以对量子力学观测值的期望值的演化时间施加基本约束。我们得到了封闭系统、开放量子系统和任意动力学系统的量子速度极限。此外,我们讨论了这些界限的各种应用。我们的结果可以有几个应用范围从设置速度限制的运营商增长,相关增长,量子热机,量子控制和许多身体物理。
2022-12-06 quant-ph
Quantum speed limit for observables from quantum asymmetry
Research Center for Quantum Physics, National Research and Innovation Agency(量子物理研究中心,国家研究与创新署);Department of Physics, University of Maryland, Baltimore County(马里兰大学巴尔的摩分校物理系);Quantum Science Institute, University of Maryland, Baltimore County(马里兰大学巴尔的摩分校量子科学研究所);National Quantum Laboratory(国家量子实验室)
本文基于量子不对称性和相干性,推导了量子可观察量的量子速度限制,通过弱值测量可直接观测,并与量子 Fisher 信息和相干性相关联,推导出单个量子比特三种互不偏倚可观察量的速度互补关系。
2026-04-25 quant-ph
Quantum Speed limit on the production of quantumness of observables
本文针对噪声环境下量子系统展现非经典特征所需的最短时间,提出了基于对易子范数的量子性速度极限,并证明该界限紧致且可达到。
2024-09-20 quant-ph
Stronger speed limit for observables: Tight bound for the capacity of entanglement, the modular Hamiltonian and the charging of a quantum battery
本文提出更强的可观测量量子速度极限 SQSLO,统一导出态速度极限、纠缠速率与模哈密顿量界,并证明其可精确且饱和地预测量子电池充电时间。
2024-12-06 quant-ph
Observable-Driven Speed-ups in Quantum Simulations
本文研究可观测量知识如何加速量子模拟,通过定制乘积公式减少误差和门数,实现尺寸无关误差及二次误差减少,为近期量子设备上的高效模拟铺路。
2024-07-19 quant-ph
Quantum speed limit for states and observables of perturbed open systems
提出受扰开放系统偏离未受扰轨迹的发散速度极限,证明其受量子Fisher信息限制,并应用于估算退相干下的量子Fisher信息及限制热系统非平衡驱动与可观测量响应。
2024-08-27 quant-ph
Implementation of multiparticle quantum speed limits on observables
本文实验验证了双粒子系统中多粒子和纠缠能加速可观测量上的量子速度,并证明初始量子态的关键作用及非幺正马尔可夫开放系统中速度界限的适用性,为大规模量子系统速度控制奠定基础。
2025-10-07 physics.optics quant-ph
Robertson-Schroedinger Uncertainty Relation Refined by Skew Information
本文利用Wigner-Yanase斜信息对Robertson-Schroedinger测不准关系进行了改进。除了众所周知的量子不确定性所产生的不可交换的可观的,还有经典的不确定性所产生的混合状态,这是量化的方差和偏斜信息之间的差异。我们对正则观测量的精确不确定关系被所有的高斯态(纯态或混合态)所饱和,从而为量子态的非高斯性提供了另一种度量。的情况下,度量调整偏斜信息的推广,统一和完善以前的大部分结果。
2013-03-26 quant-ph
Classicality, Markovianity and local detailed balance from pure state dynamics
本文基于本征态热化假设和典型性论证,证明在描述既缓慢又粗糙的可观测量的有效动力学时,反复随机性假设可被合理化,从而保证其经典性、马尔可夫性与局部细致平衡,并通过自旋链密度波进行了数值验证。
2023-07-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Generalized geometric speed limits for quantum observables
本文利用量子信息几何推导可观测量期望值变化率的广义量子速度极限,在维数不低于3时收紧现有界,并通过超导 qutrit 实验验证。
2024-09-06 quant-ph
A Quantum Logic Gate Representation of Quantum Measurement: Reversing and Unifying the Two Steps of von Neumann's Model
在以前的工作中,量子计算已经被证明是一个问题解决过程,本质上受到导致测量前状态的可逆动力学和量子测量引入的逻辑-数学约束(特别是只有一个测量结果的约束)的影响。这种由独立的初始条件和最终条件产生的双重影响证明了量子计算的加速,并且在动力学中是不可表示的,即作为单向传播。在这项工作中,我们重新制定冯诺依曼的模型的量子测量在上述发现的光。我们嵌入它在一个更广泛的表示的基础上的量子逻辑门形式主义,并能够描述动态和非动态约束之间的相互作用。原模型的两个步骤,即(1)动态地达到一个完全的纠缠指针和量子对象之间的(2)强制执行的一个结果的约束,是统一和逆转。通过从一开始就表示步骤(2),步骤(1)的相同动态产生互斥测量结果的概率分布。这似乎是量子测量的更准确和完整的表示。PACS:03.67。- a,03.67.Lx,03.65.Bz
1999-12-06 quant-ph
Quantum Speed Limit With Forbidden Speed Intervals
量子力学对所有量子系统的信息处理速度施加了称为量子速度限制(QSL)的基本约束。迄今已知的每一个QSL都来自于通过单个系统的可观测值(例如相对于其基态的平均能量)对两个量子态之间的演化时间施加的限制。到目前为止,这些限制只是量子系统信息处理速度的上限。在这里,我报告QSL,每个QSL的允许信息处理速度由禁止速度间隔隔开。它们是由一个系统的和有效的程序,同时考虑到几个兼容的系统可观的值。该方法推广了几乎所有现有的QSL证明,新的QSL在最小演化时间内表现出一种新的一级相变。
2013-05-21 quant-ph
A Margolus-Levitin speed limit for observables: mean energy bounds expectation-value change quadratically
Independent Researcher
本文提出可观测量的Margolus-Levitin二次方速度极限,填补了平均能量在可观测量期望值变化约束中的空白,完善了量子速度极限框架,在自主量子时钟中有应用价值。
2026-09-01 quant-ph
Speed Limits for Macroscopic Transitions
宏观系统中的状态转移速度是非平衡统计力学的基础以及以最优量子控制为代表的量子技术中的各种应用的关键概念。虽然广泛的研究作出了努力,以获得严格的约束动力学过程,因为曼德尔和塔姆,速度限制,提供严格的边界宏观转变仍然难以捉摸。在这里,通过采用当地的守恒定律的概率,在物理学中的基本原则,我们开发了一个总体框架,从定性上更严格的宏观系统的速度限制比许多传统的。我们第一次表明,速度的期望值定义在任意的图,它可以描述一般的多体系统的观察,是有界的“梯度”的观察,与传统的速度限制取决于整个范围内的观察。这个框架使我们能够推导出新的宏观幺正动力学的量子速度极限。与以前的界限不同,当跃迁哈密顿量的期望值增加时,速度极限减小;这直观地描述了时间和量子相位差之间的新的折衷关系。我们的界依赖于瞬时量子态,因此可以实现等式条件,这在概念上不同于Lieb-Robinson界。我们的工作阐明了新的速度限制的基础上,当地的守恒定律,提供基本限制的各种类型的非平衡量子宏观现象。
2022-04-28 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Efficiency versus Speed in Quantum Heat Engines: Rigorous Constraint from Lieb-Robinson Bound
研究了有限功率热机能否达到卡诺效率这一长期悬而未决的问题。严格证明了一个关于量子热机循环过程的热力学效率与时间间隔的折衷不等式。在第一步中,采用Lieb-Robinson界,我们建立了一个不等式的变化,在一个本地观察所造成的操作远离本地观察的支持。该不等式提供了以下直观图像的严格表征,即当循环过程完成时,从发动机释放到冷浴器的大部分能量保持在发动机附近。利用上述描述,我们最后证明了一个上限的效率与量子信息几何的帮助。此外,由于我们的不等式落入传统的热力学第二定律在马尔可夫极限,我们采用了一个完全不同的处理,这是在经典的随机过程的背景下发展。我们的结果一般排除了量子热机中卡诺效率下有限速度过程的可能性。特别是,所获得的约束,包括发动机的发展与非马尔可夫动力学,这几乎所有以前的研究都未能解决这个问题。
2017-08-17 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Bayesian Networks Can Speed up Reinforcement Learning in Partially Observable Environments
High-Assurance Software Laboratory (HASLab), INESC TEC, Portugal(高可信软件实验室(HASLab),INESC TEC,葡萄牙);Department of Computer Science, University of Minho, Portugal(米尼奥大学计算机科学系,葡萄牙);International Iberian Nanotechnology Laboratory (INL), Portugal(国际伊比利亚纳米技术实验室(INL),葡萄牙)
提出量子贝叶斯强化学习(QBRL),利用量子拒绝采样和幅度放大加速稀疏贝叶斯网络上的推理,实现部分可观察环境中基于模型的强化学习,在稀疏动力学环境下获得亚二次加速。
2026-07-01 cs.LG quant-ph
Evading quantum mechanics
量子力学对于某些信息处理任务具有潜在的优势,但其概率性质和测量反作用的要求往往限制了传统经典信息处理设备(如传感器和原子钟)的精度。在这里,我们表明,通过工程耦合量子系统的动力学,有可能构建一个子系统,逃避测量反作用的量子力学,在任何时候的利益,并服从任何经典动力学,线性或非线性,我们选择。我们称这样的系统为量子力学自由子系统(QMFS)。QMFS的所有观测量都是量子非破坏(QND)观测量;此外,它们是动态QND观测量,从而推翻了人们普遍认为的QND观测量是运动常数的观点。QMFSs指出了一种新的策略,用于在量子噪声有害的情况下设计经典的信息处理设备,统一了以前采用QND可观测量、反作用规避和量子噪声消除的方法。潜在的应用包括引力波探测、光机械力传感、原子磁力测量和经典计算。动态QMFSs的演示包括用于干涉引力波探测的宽带压缩光的产生,使用纠缠原子自旋系综的实验,以及量子Toffoli门的实现。
2012-04-02 quant-ph
Information-theoretic derivation of energy, speed bounds, and quantum theory
The University of Hong Kong(香港大学);QICI Quantum Information and Computation Initiative, Department of Computer Science, The University of Hong Kong(香港大学计算机科学与量子信息计算倡议);HKU-Oxford Joint Laboratory for Quantum Information and Computation(港大-牛津量子信息计算联合实验室);University of Oxford(牛津大学);Perimeter Institute for Theoretical Physics(理论物理前沿研究所)
本文通过信息论原理导出量子理论,证明能量可观测量与动力学生成元的一一对应关系,并推导出量子演化速度的Mandelstam-Tamm界限。
2026-01-09 quant-ph
Time-optimal quantum transformations with bounded bandwidth
在本文中,我们推导出了将量子系统转换为一种状态所需的时间的精确下限,也称为量子速度极限,这种状态使得可观察量假定其最低平均值。我们假设系统最初是在一个不相干的状态相对于观察和状态的演变根据冯诺依曼方程的哈密顿量,其带宽是一致有界的。变换时间复杂地取决于可观测量和初始状态的本征值谱以及相关本征空间的相对星座。因此,寻找量子速度极限的问题分为不同的情况,需要不同的策略。我们在大量的情况下推导出量子速度极限,同时我们开发了一种方法,将复杂的情况分解为可管理的情况。推导涉及组合和微分几何技术。我们还研究了多部系统,并表明,允许部分之间的相关性可以加快转换时间。在最后一节中,我们使用量子速度极限来获得从量子电池中提取能量的功率上限。
2021-05-26 quant-ph
Superluminal telecommunication: an observable contradiction between quantum entanglement and relativistic causality
我提出了一个基于偏振纠缠光子对的超光速通信系统的方案。如果真的能产生纠缠光子对的话,在这个系统中可以超光速传输二进制信号。在这个通信系统中,偏振纠缠光子对的存在与相对论因果性是直接矛盾的。这种矛盾意味着不可能产生纠缠光子对。
2005-05-31 quant-ph
Diverging quantum speed limits: a herald of classicality
量子速度限制(QSL)何时才是真正的量子?虽然消失的QSL时间通常表明涌现的经典行为,但仍然没有完全理解经典性的确切方面是这种动力学特征的起源。在这里,我们表明,消失的QSL时间(或者,等价地,发散的量子速度)可以追溯到减少量子可观测量的不确定性,因此可以理解为这些特定的可观测量的新兴经典性的结果。我们说明了这一机制,通过开发一个QSL形式主义的连续变量量子系统进行一般高斯动力学。对于这些系统,我们表明,三个典型的情况下,导致消失的QSL时间,即大压缩,小有效普朗克常数,大粒子数,可以从根本上相互连接。相反,通过研究开放量子系统和混合态的动力学,我们表明,由于加入经典噪声的状态的非相干混合而出现的经典性通常会增加QSL时间。
2022-01-04 quant-ph
Refined diamond norm bounds on the emergence of objectivity of observables
量子达尔文主义的理论旨在解释我们的客观经典现实是如何从量子世界中产生的,通过分析关于量子系统的信息分布,该系统可被多个观察者访问,他们通过拦截其环境的片段来探测系统。以前的工作表明,当环境碎片的数量增加时,模拟从系统到观察者的信息流的量子信道变得任意接近-在钻石范数距离方面-“测量和准备”信道,确保可观察量的客观性;收敛通过钻石范数距离的上限形式化,随着碎片数量的增加而减少。在这里,我们推导出更严格的钻石范数边界上出现的客观性的量子系统的无限维,提供了一种方法,可以在有限维和无限维的情况下之间的桥梁。此外,我们探测我们的边界的紧密性,考虑一个特定的模型,由一个纯损失通道的系统环境动态。最后,我们推广到无限维Brandão等人[Nat. Commun. 6,7908(2015)],它提供了量子不和谐的操作特征,即相关性向多方的单边重新分配。我们的研究结果提供了一个统一的框架来定量地衡量量子到经典过渡中客观性的上升。
2020-10-06 cond-mat.stat-mech hep-th math-ph
Breaking local quantum speed limits with steering
本文提出利用量子关联和steering,通过局部测量与经典通信打破物理过程的局部量子速度极限,为研究量子关联对动力学性质的影响开辟新途径。
2024-01-09 quant-ph
Quantum speed limits, coherence and asymmetry
非对称性的资源理论是一个框架,用于分类和量化相对于给定对称性的状态和操作的破缺属性。在特殊情况下,对称性是由一个固定的可观察到的平移的集合,不对称性可以被解释为相干相对于可观察到的本征基,和资源理论的不对称性提供了一个框架来研究这种概念的一致性。我们在这里表明,这种概念的相干性自然出现在量子速度限制的背景下。事实上,进化速度的概念,即,系统演化到另一个(部分)可区分状态所花费的最小时间的倒数是相对于由系统哈密尔顿算子生成的时间平移的不对称性的度量。此外,著名的曼德尔斯塔姆-塔姆和马戈卢斯-列维京速度极限可以被解释为这种不对称性测度的上限,这些函数本身就是纯态特殊情况下的不对称性测度。使用不限于纯态的不对称性的措施,如Wigner-Yanase偏斜信息,我们得到的Mandelstam-Tamm界的扩展,这是显着更紧密的混合状态的情况下。我们还澄清了文献中关于一致性和不对称性的一些混淆,并证明了一致性度量是不对称性度量的一个真子集。
2016-05-06 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
A unified fidelity-based framework for quantum speed limits in open quantum systems
Instituto de Física Enrique Gaviola (IFEG-UNC-CONICET), Universidad Nacional de Córdoba(恩里克·加维亚多物理研究所,科尔多瓦国立大学);Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación(科尔多瓦国立大学数学、天文学、物理与计算学院);Instituto de Física La Plata (IFLP, CONICET-UNLP)(拉普拉塔物理研究所,国家科学研究委员会,拉普拉塔国立大学);Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas(拉普拉塔国立大学理学院);Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)(国家科学研究和技术理事会)
本文提出了一种基于保真度的统一框架,用于推导量子开放系统中的量子速度限制,并展示了该框架在不同保真度度量下的不变性。
2025-11-25 quant-ph
Quantum Speedup for Network Coordination via Fourier Sparsity
School of Civil and Environmental Engineering, University of New South Wales(新南威尔士大学土木与环境工程学院)
本文提出傅里叶网络协调问题,通过傅里叶稀疏性在对称群中实现超指数加速,揭示量子与经典算法的复杂度差异。
2026-03-08 quant-ph
Quantum Coherence Sets The Quantum Speed Limit For Mixed States
我们将可观测的量子相干性或非对称性作为一种资源来控制幺正演化的量子速度极限。对于非幺正演化,QSL依赖于系统和环境的状态。我们表明,产品的时间约束和相干性(不对称性)或量子部分的不确定性的行为下的部分消除和经典混合状态的几何方式。这些关系为量子速度极限提供了新的见解。我们还表明,我们的界限是实验可测的,比文献中现有的各种界限更紧。
2015-12-10 quant-ph
Quantum speed limits for an open system in contact with a thermal bath
该研究证明了耦合热浴的量子系统量子演化速度的严格基本界,该界基于系统-浴哈密顿量的少体可观测量期望值,不依赖马尔可夫近似,可适用于弱系统-浴耦合极限之外的场景。
2024-08-18 cond-mat.str-el quant-ph
Simple method for experimentally testing any form of quantum contextuality
背景性为量子概率和量子信息资源的非经典方面提供了一个统一的范式。不幸的是,由于难以对单个量子系统进行投影测量序列,大多数形式的量子上下文性仍然没有被实验探索。在这里,我们表明,两点之间的相关性二元兼容的可观的是足以揭示任何形式的上下文。这使我们能够设计简单的实验,这些实验对不完美性更具鲁棒性,更容易分析,从而为观察有趣的上下文形式打开了大门,包括那些需要高维量子系统的实验。此外,它使我们能够将上下文与通信复杂性场景联系起来,并重新制定了与上下文和量子计算相关的最新结果。
2016-03-01 quant-ph
Unifying and benchmarking state-of-the-art quantum error mitigation techniques
本文提出数据驱动的统一错误缓解框架 UNITED,整合 ZNE、CDR 与 VD,并在囚禁离子真实噪声模型下系统基准测试,表明其在 10^10 采样预算下精度最高。
2023-05-22 quant-ph
Lieb-Robinson bounds and the simulation of time evolution of local observables in lattice systems
这是一个介绍性的文本审查利布罗宾逊界限开放和封闭的量子多体系统。我们介绍了海森堡图片依赖于时间的本地Liouvillians和状态的Lieb-Robinson界,产生了最大的传播速度的相关性在许多机构系统的本地相互作用的自旋和费米子。最后,我们讨论了一些重要的后果有关的时间演化和基态和定态的性质的模拟。
2014-08-18 cond-mat.str-el math-ph math.MP
Speeding up quantum Markov processes through lifting
该研究将不可逆提升概念推广至量子马尔可夫动力学,证明提升后过程L²收敛速率上界为过阻尼谱隙平方根,推导了收敛下界,构建了统一经典与量子动力学的抽象提升框架,并为多种过程构造了最优提升。
2025-05-18 math.FA math.PR quant-ph