論文の概要: Systems that saturate the Margolus-Levitin quantum speed limit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.23237v1
• Date: Fri, 28 Nov 2025 14:45:33 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-01 19:47:55.938934
• Title: Systems that saturate the Margolus-Levitin quantum speed limit
• Title（参考訳）: Margolus-Levitin量子速度制限を飽和させるシステム
• Authors: Ole Sönnerborn,
• Abstract要約: 3つの構造基準を満たすと, 混合状態飽和が正確に生じることが証明された。 さらに、二重マルゴラス-レヴィチン量子速度制限を混合状態に拡張し、対応する飽和条件を確立する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We provide a complete characterization of all finite-dimensional quantum states that saturate the Margolus-Levitin quantum speed limit at arbitrary Uhlmann-Jozsa fidelity. Employing a purification-based approach, we prove that mixed-state saturation occurs precisely when three structural criteria are fulfilled: the state's support is confined to the sum of two energy eigenspaces (the ground level and a single excited level); each eigenvector of the state with nonzero weight is a fixed superposition of one ground- and one excited-state energy eigenvector (determined by the minimizer of the objective function identified by Giovannetti et al.) and all such eigenvectors evolve in mutually orthogonal two-dimensional subspaces. These requirements impose a strict rank bound, ruling out saturation by any faithful state. For qubit systems, we derive a purity-resolved and tight Margolus-Levitin bound that reduces to the pure-state result in the limit of unit purity. Through a time-reversal argument, we further extend the dual Margolus-Levitin quantum speed limit to mixed states and establish the corresponding saturation conditions.
• Abstract（参考訳）: 任意のUhlmann-Jozsa忠実度でマルゴラス-レヴィタン量子速度制限を飽和させるすべての有限次元量子状態の完全な特徴づけを提供する。 状態の支持は2つのエネルギー固有空間(基底レベルと1つの励起レベル)の和に制限され、非零重みを持つ状態の固有ベクトルは1つの基底と1つの励起状態エネルギー固有ベクトルの固定重ね合わせである(Giovannetti et al によって同定された目的関数の最小化によって決定される)。 これらの要件は厳格な階級制限を課し、いかなる忠実な国家による飽和を除外する。 キュービット系に対しては、純度分解された強マルゴラス=レヴィチン境界が導出され、純状態に還元され、単位純度が制限される。 時間反転の議論を通じて、二重マルゴラス-レヴィタン量子速度制限を混合状態に拡張し、対応する飽和条件を確立する。

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