論文の概要: Increasing quantum speed limit via non-uniform magnetic field

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.18687v1
• Date: Wed, 27 Nov 2024 19:00:06 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-02 15:19:00.727073
• Title: Increasing quantum speed limit via non-uniform magnetic field
• Title（参考訳）: 非一様磁場による量子速度制限の増大
• Authors: Srishty Aggarwal, Banibrata Mukhopadhyay, Subhashish Banerjee, Arindam Ghosh, Gianluca Gregori,
• Abstract要約: 量子速度制限(Quantum speed limit, QSL)は、量子系が状態間でどれだけの速さで進化するかに関する理論上界を定義する。 可変磁場を用いることで、SQSLを0.4-0.6cまで超えることができることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.7259860418331325
• License:
• Abstract: Quantum speed limit (QSL) defines the theoretical upper bound on how fast a quantum system can evolve between states. It imposes a fundamental constraint on the rate of quantum information processing. For a relativistic spin-up electron in a uniform magnetic field, QSL increased with the magnetic field strength till around $10^{15}$ Gauss, before saturating at a saturated QSL (SQSL) of 0.2407c, where c is the speed of light. We show that by using variable magnetic fields, it is possible to surpass this limit, achieving SQSL upto 0.4-0.6c. To attain this quantum phenomenon, we solve the evolution equation of relativistic electron in spatially varying magnetic fields and find that the energies of various electron states become non-degenerate as opposed to the constant magnetic field case. This redistribution of energy is the key ingredient to accomplish higher QSL and, thus, a high information processing speed. We further explore how QSL can serve as a bridge between relativistic and non-relativistic quantum dynamics, providing insights via the Bremermann-Bekenstein bound, a quantity which constrains the maximal rate of information production. We also propose a practical experimental setup to realize these advancements. These results hold immense potential for propelling fields of quantum computation, thermodynamics and metrology.
• Abstract（参考訳）: 量子速度制限(Quantum speed limit, QSL)は、量子系が状態間でどれだけの速さで進化するかに関する理論上界を定義する。 これは量子情報処理の速度に根本的な制約を課している。 均一磁場中の相対論的スピンアップ電子の場合、QSLは磁場強度によって10^{15}$ Gaussまで増加し、0.2407cの飽和QSL(SQSL)で飽和する。 可変磁場を用いることで、SQSLを0.4-0.6cまで超えることができることを示す。 この量子現象を達成するために、空間的に変化する磁場における相対論的電子の進化方程式を解くとともに、定数磁場の場合とは対照的に、様々な電子状態のエネルギーが非退化することを示した。 このエネルギーの再分配は、高いQSLを達成するための鍵となる要素であり、情報処理速度が高い。 さらに、QSLが相対論的および非相対論的量子力学の橋渡しとして機能し、情報生成の最大速度を制限する量であるブレマーマン-ベッケンシュタイン境界を通しての洞察を提供する。 また,これらの進歩を実現するための実用的な実験装置を提案する。 これらの結果は、量子計算、熱力学、気象学の分野を推し進める大きな可能性を秘めている。

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