論文の概要: Relativistic Quantum-Speed Limit for Gaussian Systems and Prospective Experimental Verification
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.20707v1
- Date: Mon, 24 Nov 2025 21:48:36 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-27 18:37:58.774088
- Title: Relativistic Quantum-Speed Limit for Gaussian Systems and Prospective Experimental Verification
- Title（参考訳）: ガウス系の相対論的量子速度限界と実験的検証
- Abstract要約: マンデルスタム・タムおよびマルゴラス・レヴィタン境界に対する一階相対論的補正を導出する。
結果は、高速または強磁場状態における量子速度制限のアクセス可能なテストを指す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Timing and phase resolution in satellite QKD, kilometre-scale gravitational-wave detectors, and space-borne clock networks hinge on quantum-speed limits (QSLs), yet benchmarks omit relativistic effects for coherent and squeezed probes. We derive first-order relativistic corrections to the Mandelstam-Tamm and Margolus-Levitin bounds. Starting from the Foldy-Wouthuysen expansion and treating $-p^{4}/(8 m^{3} c^{2})$ as a harmonic-oscillator perturbation, we propagate Gaussian states to obtain closed-form QSLs and the quantum Cramér-Rao bound. Relativistic kinematics slow evolution in an amplitude- and squeezing-dependent way, increase both bounds, and introduce an $ε^{2} t^{2}$ phase drift that weakens timing sensitivity while modestly increasing the squeeze factor. A single electron ($ε\approx 1.5\times 10^{-10}$) in a $5.4\,\mathrm{T}$ Penning trap, read out with $149\,\mathrm{GHz}$ quantum-limited balanced homodyne, should reveal this drift within $\sim 15\,\mathrm{min}$ -- within known hold times. These results benchmark relativistic corrections in continuous-variable systems and point to an accessible test of the quantum speed limit in high-velocity or strong-field regimes.
- Abstract（参考訳）: 衛星QKD、キロスケール重力波検出器、および宇宙搭載クロックネットワークにおける位相分解能と位相分解能は量子速度制限(QSL)に悪影響を及ぼすが、コヒーレントで圧縮されたプローブに対する相対論的効果を排除している。
マンデルスタム・タムおよびマルゴラス・レヴィタン境界に対する一階相対論的補正を導出する。
Foldy-Wouthuysen展開から始まり、$-p^{4}/(8 m^{3} c^{2})$を調和振動子摂動として扱うことから、ガウス状態が閉形式 QSL と量子クラメル-ラオ境界を得るように伝播する。
相対論的キネマティクスは振幅とスケゼリングに依存した方法での進化を遅くし、両方の境界を増大させ、急上昇係数を緩やかに増加させながらタイミング感度を弱める$ε^{2} t^{2}$相ドリフトを導入する。
5.4\,\mathrm{T}$ Penning trap, read out with $149\,\mathrm{GHz}$ quantum-limited balanced homodyne, should show this drift within $\sim 15\,\mathrm{min}$.
これらの結果は、連続変数系における相対論的補正をベンチマークし、高速度または強磁場状態における量子速度限界のアクセス可能なテストを指し示している。
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