​量子速度极限研究进展

孙舒宁，郑雨军
山东大学物理学院
 
【摘要】
研究量子速度极限不仅有助于理解量子力学基本问题，而且在量子模拟、量子非平衡热力学等领域亦有重要意义。本文首先介绍了封闭系统中两个重要的量子速度极限——Mandelstam-Tamm界和Margolus-Levitin界以及封闭系统的量子速度极限统一界。在开放量子系统中,由于系统与环境相互作用,量子系统一般不能实现正交态演化,研究开放系统量子速度极限需要考虑初态与末态之间测地线的度量方式。本文讨论了基于不同几何度量所建立的量子速度极限以及开放系统的量子速度极限统一界。基于量子力学的规范不变特性,我们建立了一个新的量子速度极限界，将量子系统演化速度与几何相位关联起来，说明量子速度极限对量子热力学、几何操控量子系统动力学演化具有重要意义。此外，基于半经典Wigner函数表示，我们也建立了量子速度极限界。最后，本文回顾了外部环境与量子系统动力学过程对量子系统演化速度极限的重要影响，并对量子速度极限的下一步研究作出展望。
 
【关键词】量子速度极限，Mandelstam-Tamm界，Margolus-Levitin界几何度量，规范不变特性
 
作为量子力学的一个基本问题，量子速度极限(quantum speed limit, QSL)描述量子系统从初态演化到目标态能达到的最大速度极限。量子速度极限时间(τQSL)则是量子系统从初态演化到目标末态的最短时间间隔。量子速度极限在量子通讯、量子计算、量子度量学、量子非平衡热力学以及量子最优控制算法等问题中都扮演着关键角色。
 
 
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