論文の概要: Quantum Speed Limit and Quantum Thermodynamic Uncertainty Relation under Feedback Control
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.09081v2
- Date: Fri, 25 Apr 2025 08:44:40 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-28 18:47:07.429044
- Title: Quantum Speed Limit and Quantum Thermodynamic Uncertainty Relation under Feedback Control
- Title（参考訳）: フィードバック制御下における量子速度限界と量子熱力学的不確かさ関係
- Authors: Hayato Yunoki, Yoshihiko Hasegawa,
- Abstract要約: 量子力学におけるトレードオフ関係を記述する基本的な不等式は2つある。
連続行列積状態法に基づいてこれらの不等式を導出する。
我々はフィードバック制御の下で量子力学の正確な形を解析的に導出する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.6574413179773757
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum feedback control is a technique for controlling quantum dynamics by applying control inputs to the quantum system based on the results of measurements performed on the system. It is an important technique from both an applied and a fundamental theoretical point of view. There are two fundamental inequalities that describe trade-off relations in quantum mechanics, namely, the quantum speed limit and the quantum thermodynamic uncertainty relation. They characterize the operational limit of non-equilibrium quantum systems, making them essential for controlling such systems. Therefore, it is meaningful to formulate these trade-off relations within the framework of quantum feedback control. In this paper, we derive these inequalities based on the continuous matrix product state method. Additionally, we analytically derive the exact form of quantum dynamical activity under feedback control, which serves as the cost term in these inequalities. Specifically, we focus on the cases of Markovian feedback, i.e., the direct feedback of continuous measurement results. Our numerical analysis reveals that the presence of feedback control can improve the quantum speed limit time and the quality of continuous measurements. Furthermore, the relationship with quantum error correction, an important application of quantum feedback control, is discussed using numerical simulations. Thus, our work clarifies how feedback control affects these important trade-off relationships in quantum mechanics.
- Abstract（参考訳）: 量子フィードバック制御 (quantum feedback control) は、量子系に制御入力を適用して量子力学を制御する技術である。
応用的・理論的両面から重要な技法である。
量子力学におけるトレードオフ関係、すなわち量子速度制限と量子熱力学の不確実性関係を記述した2つの基本的な不等式がある。
これらは非平衡量子系の動作限界を特徴づけ、そのような系を制御するのに不可欠である。
したがって、量子フィードバック制御の枠組みの中でこれらのトレードオフ関係を定式化することは有意義である。
本稿では,連続行列積状態法に基づいて,これらの不等式を導出する。
さらに、フィードバック制御の下で量子力学の正確な形を解析的に導き、これら不等式におけるコスト項として機能する。
具体的には、マルコフフィードバック、すなわち連続測定結果の直接的なフィードバックの事例に焦点を当てる。
数値解析により,フィードバック制御の存在により,量子速度制限時間と連続測定の質が向上することが判明した。
さらに、量子フィードバック制御の重要な応用である量子誤差補正との関係について、数値シミュレーションを用いて論じる。
このように、我々の研究は、フィードバック制御が量子力学におけるこれらの重要なトレードオフ関係にどのように影響するかを明らかにする。
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