論文の概要: Quantum speed limits based on Jensen-Shannon and Jeffreys divergences for general physical processes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.20347v1
• Date: Wed, 24 Sep 2025 17:39:09 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-02 14:38:44.790497
• Title: Quantum speed limits based on Jensen-Shannon and Jeffreys divergences for general physical processes
• Title（参考訳）: 一般的な物理過程に対するJensen-ShannonとJeffreysの発散に基づく量子速度制限
• Authors: Jucelino Ferreira de Sousa, Diego Paiva Pires,
• Abstract要約: 一般の物理過程における有限次元量子系の量子速度制限(QSL)について論じる。 結果は閉量子系と開量子系の両方に適用できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We discuss quantum speed limits (QSLs) for finite-dimensional quantum systems undergoing a general physical process. These QSLs were obtained using two families of entropic measures, namely the square root of the Jensen-Shannon divergence, which in turn defines a faithful distance of quantum states, and the square root of the quantum Jeffreys divergence. The results apply to both closed and open quantum systems, and are evaluated in terms of the Schatten speed of the evolved state, as well as cost functions that depend on the smallest and largest eigenvalues of both initial and instantaneous states of the quantum system. To illustrate our findings, we focus on the unitary and nonunitary dynamics of mixed single-qubit states. In the first case, we obtain speed limits $\textit{\`{a} la}$ Mandelstam-Tamm that are inversely proportional to the variance of the Hamiltonian driving the evolution. In the second case, we set the nonunitary dynamics to be described by the noisy operations: depolarizing channel, phase damping channel, and generalized amplitude damping channel. We provide analytical results for the two entropic measures, present numerical simulations to support our results on the speed limits, comment on the tightness of the bounds, and provide a comparison with previous QSLs. Our results may find applications in the study of quantum thermodynamics, entropic uncertainty relations, and also complexity of many-body systems.
• Abstract（参考訳）: 一般の物理過程における有限次元量子系の量子速度制限(QSL)について論じる。 これらのQSLは、2つのエントロピー測度、すなわち、量子状態の忠実な距離を定義づけるジェンセン=シャノン発散の平方根と、量子ジェフリー発散の平方根の2つの族を用いて得られた。 結果はクローズド量子系とオープン量子系の両方に適用され、進化状態のシャッテン速度、および量子系の初期状態と瞬間状態の両方の最小値と最大の固有値に依存するコスト関数の観点から評価される。 そこで本研究では,混合単一量子状態のユニタリダイナミクスと非ユニタリダイナミクスに着目した。 最初の場合、速度制限 $\textit{\`{a} la}$ Mandelstam-Tamm を得る。 第2のケースでは、非単位力学を非偏極チャネル、位相減衰チャネル、一般化振幅減衰チャネルというノイズの操作によって記述するように設定した。 本研究では,2つのエントロピー測度について解析的な結果を提供し,速度限界に関する数値シミュレーションを行い,境界の厳密さについてコメントし,従来のQSLとの比較を行った。 我々の結果は、量子熱力学、エントロピーの不確実性関係、および多体系の複雑性の研究に応用できるかもしれない。

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