論文の概要: Quantum Velocity Limits for Multiple Observables: Conservation Laws, Correlations, and Macroscopic Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.03190v1
• Date: Thu, 4 May 2023 22:20:33 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-08 15:56:52.587271
• Title: Quantum Velocity Limits for Multiple Observables: Conservation Laws, Correlations, and Macroscopic Systems
• Title（参考訳）: 複数の観測可能な天体の量子速度限界:保存法則、相関法、マクロシステム
• Authors: Ryusuke Hamazaki
• Abstract要約: 量子速度限界 (quantum velocity limit) は、複数の観測可能な速度ベクトルの普遍的不等式である。 量子力学の基本的な要素である系の保存法則は、速度と速度制限を改善することができる。 局所的に相互作用する多体系のサブシステムにおける可観測物の速度と速度制限は、熱力学極限においても収束する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Evaluating the speed of a physical observable plays a pivotal role in understanding and controlling nonequilibrium dynamics of a system. We here elucidate that the speed of an observable of our interest can be tighter bounded when we have knowledge of other observables, such as experimentally accessible ones or conserved quantities. We prove this by introducing a new concept, "quantum velocity limit," which is a universal inequality of a velocity vector for multiple observables and improves conventional speed limits for a single observable. We first derive an information-theoretical velocity limit in terms of the generalized correlation matrix of the observables and the quantum Fisher information. The velocity limit has various novel consequences, some of which are particularly noteworthy: (I) Conservation law in the system, a fundamental ingredient of quantum dynamics, can improve the velocity and speed limits through the correlation between the observables and conserved quantities; (II) Speed of an observable can be bounded by a nontrivial lower bound from the information on another observable, while most of the previous speed limits provide only upper bounds; (III) There exists a new tradeoff relation in nonequilibrium quantum statistical mechanics, i.e., speeds of uncorrelated observables cannot be simultaneously large; (IV) Velocity and speed limits for observables on a subsystem in locally interacting many-body systems remain convergent even in the thermodynamic limit, unlike the naive application of the conventional speed limits. Moreover, we discover another distinct velocity limit for multiple observables on the basis of the local conservation law of probability current, which becomes advantageous for macroscopic transitions of multiple quantities.
• Abstract（参考訳）: 物理観測器の速度評価は、システムの非平衡ダイナミクスの理解と制御において重要な役割を果たす。 ここでは、実験的にアクセス可能なものや保存量など、他の観測可能なものに関する知識がある場合、我々の関心の観測可能な速度がより厳密に制限される可能性があることを解明する。 我々は,複数の可観測器に対する速度ベクトルの普遍的不等式である「量子速度限界」という新しい概念を導入し,従来の可観測器の速度制限を改善した。 まず,観測対象の一般化相関行列と量子フィッシャー情報を用いて,情報理論的な速度限界を求める。 The velocity limit has various novel consequences, some of which are particularly noteworthy: (I) Conservation law in the system, a fundamental ingredient of quantum dynamics, can improve the velocity and speed limits through the correlation between the observables and conserved quantities; (II) Speed of an observable can be bounded by a nontrivial lower bound from the information on another observable, while most of the previous speed limits provide only upper bounds; (III) There exists a new tradeoff relation in nonequilibrium quantum statistical mechanics, i.e., speeds of uncorrelated observables cannot be simultaneously large; (IV) Velocity and speed limits for observables on a subsystem in locally interacting many-body systems remain convergent even in the thermodynamic limit, unlike the naive application of the conventional speed limits. さらに、確率電流の局所保存則に基づいて、複数の観測値に対する別の異なる速度制限を発見し、これは多量のマクロ遷移に有利となる。

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