1مرکز فناوری های کوانتومی، دانشگاه ملی سنگاپور، سنگاپور 117543، سنگاپور
2ICFO-Institut de Ciencies Fotoniques، موسسه علم و فناوری بارسلونا، 08860 Castelldefels (بارسلون)، اسپانیا
3مرکز مشترک اطلاعات کوانتومی و علوم کامپیوتر و موسسه کوانتومی مشترک، دانشگاه مریلند، کالج پارک، مریلند 20742، ایالات متحده آمریکا
4بخش نظری (T4)، آزمایشگاه ملی لوس آلاموس، لس آلاموس، نیومکزیکو 87545، ایالات متحده آمریکا
این مقاله را جالب می دانید یا می خواهید بحث کنید؟ SciRate را ذکر کنید یا در SciRate نظر بدهید.
چکیده
اندازه گیری ها در نظریه کوانتومی نقش منحصر به فردی دارند. در حالی که آنها اغلب به عنوان یک فرآیند آنی ایده آل می شوند، این در تضاد با سایر فرآیندهای فیزیکی در طبیعت است. در این نامه، ما دیدگاهی را اتخاذ میکنیم که در آن تعامل با یک محیط یک عنصر حیاتی برای وقوع یک اندازهگیری است. در این چارچوب، ما مرزهای پایینتری را برای زمان مورد نیاز برای انجام اندازهگیری استخراج میکنیم. کران ما متناسب با تغییر در آنتروپی سیستم اندازهگیری شده مقیاس میشود و با افزایش تعداد نتایج اندازهگیری احتمالی یا قدرت تعاملی که باعث اندازهگیری میشود، کاهش مییابد. ما کران خود را در دو مثال ارزیابی می کنیم که در آن محیط با حالت های بوزونی و دستگاه اندازه گیری توسط اسپین ها یا بوزون ها مدل شده است.
► داده های BibTeX
◄ مراجع
[1] N. Bohr و همکاران، فرض کوانتومی و توسعه اخیر نظریه اتمی، جلد. 3 (چاپ شده در بریتانیای کبیر توسط R. & R. Clarke, Limited, 1928).
[2] EP Wigner، بررسی مسئله اندازه گیری مکانیکی کوانتومی، علوم، کامپیوترها و یورش اطلاعات، 63 (1984).
https://doi.org/10.1016/B978-0-12-404970-3.50011-2
[3] J. Bub و I. Pitowsky، دو جزم در مورد مکانیک کوانتومی، بسیاری از دنیاها، 433 (2010).
[4] M. Schlosshauer، J. Kofler و A. Zeilinger، تصویری فوری از نگرش های بنیادی نسبت به مکانیک کوانتومی، مطالعات تاریخ و فلسفه علم بخش B: مطالعات تاریخ و فلسفه فیزیک مدرن 44، 222 (2013).
https://doi.org/10.1016/j.shpsb.2013.04.004
[5] دبلیو هایزنبرگ، اصول فیزیکی نظریه کوانتومی (Courier Corporation، 1949).
[6] HP Stapp، تفسیر کپنهاگ، مجله آمریکایی فیزیک 40، 1098 (1972).
https://doi.org/10.1119/1.1986768
[7] J. von Neumann، مبانی ریاضی مکانیک کوانتومی: نسخه جدید (انتشارات دانشگاه پرینستون، 2018).
[8] Č. بروکنر، در مورد مسئله اندازه گیری کوانتومی، در Quantum [Un] Speakables II (انتشار بین المللی اسپرینگر، 2017) صفحات 95-117.
https://doi.org/10.1007/978-3-319-38987-5_5
[9] WH Zurek، Decoherence، einselection، و منشأ کوانتومی کلاسیک، بررسیهای فیزیک مدرن 75، 715 (2003).
https://doi.org/10.1103/RevModPhys.75.715
[10] WH Zurek، داروینیسم کوانتومی، فیزیک طبیعت 5، 181 (2009).
https://doi.org/10.1038/nphys1202
[11] M. Schlosshauer، Decoherence، مسئله اندازه گیری، و تفسیرهای مکانیک کوانتومی، بررسی های فیزیک مدرن 76، 1267 (2005).
https://doi.org/10.1103/RevModPhys.76.1267
[12] MA Schlosshauer، Decoherence: و انتقال کوانتومی به کلاسیک (Springer Science & Business Media, 2007).
[13] HD Zeh، در مورد تفسیر اندازه گیری در نظریه کوانتومی، مبانی فیزیک 1، 69 (1970).
https://doi.org/10.1007/BF00708656
[14] E. Joos و HD Zeh، ظهور خواص کلاسیک از طریق تعامل با محیط، Zeitschrift für Physik B ماده متراکم 59، 223 (1985).
https://doi.org/10.1007/BF01725541
[15] M. Schlosshauer, Decoherence کوانتومی, Physics Reports 831, 1 (2019).
https://doi.org/10.1016/j.physrep.2019.10.001
[16] M. Brune, E. Hagley, J. Dreyer, X. Maitre, A. Maali, C. Wunderlich, J. Raimond, and S. Haroche, Observing the decoherence progressive of "meter" in a quantum اندازه گیری، Physical Review Letters 77, 4887 (1996).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.4887
[17] AN Jordan و AN Korotkov، فروپاشی تابع موج با لغو اندازهگیریهای کوانتومی، فیزیک معاصر 51، 125 (2010).
https://doi.org/10.1080/00107510903385292
[18] ZK Minev، SO Mundhada، S. Shankar، P. Reinhold، R. Gutiérrez-Jáuregui، RJ Schoelkopf، M. Mirrahimi، HJ Carmichael، و MH Devoret، برای گرفتن و معکوس کردن یک پرش کوانتومی در اواسط پرواز، Nature 570، 200 ( 2019).
https://doi.org/10.1038/s41586-019-1287-z
[19] M. Carlesso، S. Donadi، L. Ferialdi، M. Paternostro، H. Ulbricht، و A. Bassi، وضعیت فعلی و چالشهای آینده آزمایشهای غیر تداخلی مدلهای فروپاشی، فیزیک طبیعت 18، 243 (2022).
https://doi.org/10.1038/s41567-021-01489-5
[20] H.-P. بروئر، F. Petruccione، و همکاران، نظریه سیستم های کوانتومی باز (انتشارات دانشگاه آکسفورد در تقاضا، 2002).
[21] N. Margolus و LB Levitin، حداکثر سرعت تکامل دینامیکی، Physica D: Nonlinear Phenomena 120، 188 (1998).
https://doi.org/10.1016/S0167-2789(98)00054-2
[22] MM Taddei، BM Escher، L. Davidovich، و RL de Matos Filho، محدودیت سرعت کوانتومی برای فرآیندهای فیزیکی، نامههای بررسی فیزیکی 110، 050402 (2013).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.110.050402
[23] A. del Campo، IL Egusquiza، MB Plenio، و SF Huelga، محدودیتهای سرعت کوانتومی در دینامیک سیستم باز، فیزیک. کشیش لِت 110, 050403 (2013).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.110.050403
[24] اس. دفنر و ای. لوتز، محدودیت سرعت کوانتومی برای دینامیک غیرمارکوینی، نامه های بررسی فیزیکی 111، 010402 (2013).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.111.010402
[25] LP García-Pintos، SB Nicholson، JR Green، A. del Campo، و AV Gorshkov، متحد کردن محدودیتهای سرعت کوانتومی و کلاسیک در قابل مشاهدهها، Physical Review X 12، 011038 (2022).
https://doi.org/10.1103/PhysRevX.12.011038
[26] P. Strasberg، K. Modi و M. Skotiniotis، چقدر طول میکشد تا یک اندازهگیری تصویری اجرا شود؟، مجله اروپایی فیزیک 43، 035404 (2022).
https://doi.org/10.1088/1361-6404/ac5a7a
[27] WH Zurek، پایه اشاره گر دستگاه کوانتومی: بسته موج به چه مخلوطی فرو می ریزد؟، بررسی فیزیکی D 24، 1516 (1981).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.24.1516
[28] ممکن است یک تعریف «فازی» از اندازهگیری نگران باشد که بر وضعیت سیستم تکیه دارد که صرفاً به $rho ^ mathcal {QA}_ mathcal {M}$ نزدیک میشود. اگر گرانش کوانتومی بر عدم قطعیتهای اساسی در اندازهگیریهای GambiniLPPullin2019 دلالت کند، مفاهیم عینیتر به وجود میآیند.
[29] V. Vedral، نقش آنتروپی نسبی در نظریه اطلاعات کوانتومی، Rev. فیزیک 74, 197 (2002).
https://doi.org/10.1103/RevModPhys.74.197
[30] F. Hiai و D. Petz، فرمول مناسب برای آنتروپی نسبی و مجانب آن در احتمال کوانتومی، ارتباطات در فیزیک ریاضی 143، 99 (1991).
https://doi.org/10.1007/BF02100287
[31] در حالی که مرزهای جایگزین بر روی نرخ آنتروپی استخراج شده است [55-57]، مزیت اصلی معادله (7) این است که به جای هنجارهای عملگر، انحرافات استاندارد را شامل می شود، که معمولاً منجر به مرزهای تنگ تر می شود [25].
[32] D. Reeb و MM Wolf، محدود به آنتروپی نسبی توسط تفاوت آنتروپی، IEEE Transactions on Information Theory 61, 1458 (2015).
https://doi.org/10.1109/TIT.2014.2387822
[33] J. Casanova، G. Romero، I. Lizuain، JJ García-Ripoll، و E. Solano، رژیم جفت قوی عمیق مدل جینز-کامینگ، نامههای بررسی فیزیکی 105، 263603 (2010).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.105.263603
[34] T. Gaumnitz، A. Jain، Y. Pertot، M. Huppert، I. Jordan، F. Ardana-Lamas، و HJ Wörner، رگهگذاری پالسهای پرتو ایکس نرم 43 آتوثانیهای تولید شده توسط یک Mid-Sep-Stable غیرفعال درایور مادون قرمز، Optics express 25, 27506 (2017).
https://doi.org/10.1364/OE.25.027506
[35] AJ Leggett, S. Chakravarty, AT Dorsey, MP Fisher, A. Garg, and W. Zwerger, Dynamics of the dissipative two-state system, Reviews of Modern Physics 59, 1 (1987).
https://doi.org/10.1103/RevModPhys.59.1
[36] دبلیو مارشال، سی. سیمون، آر. پنروز، و دی. بوومیستر، به سوی برهم نهی های کوانتومی یک آینه، نامه های بررسی فیزیکی 91، 130401 (2003).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.91.130401
[37] LA Kanari-Naish، J. Clarke، MR Vanner، و EA Laird، آیا دستگاه displacemon میتواند مدلهای فروپاشی هدف را آزمایش کند؟، AVS Quantum Science 3، 045603 (2021).
https://doi.org/10.1116/5.0073626
[38] R. Penrose، در مورد نقش گرانش در کاهش حالت کوانتومی، نسبیت عام و گرانش 28، 581 (1996).
https://doi.org/10.1007/BF02105068
[39] R. Gambini، RA Porto، و J. Pullin، عدم انسجام اساسی از گرانش کوانتومی: یک بررسی آموزشی، نسبیت عام و گرانش 39، 1143 (2007).
https://doi.org/10.1007/s10714-007-0451-1
[40] MP Blencowe، رویکرد تئوری میدان موثر برای ناهمدوسی ناشی از گرانش، فیزیک. کشیش لِت 111, 021302 (2013).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.111.021302
[41] D. Walls، M. Collet و G. Milburn، تجزیه و تحلیل یک اندازه گیری کوانتومی، بررسی فیزیکی D 32، 3208 (1985).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.32.3208
[42] M. Brune، S. Haroche، J.-M. Raimond، L. Davidovich، و N. Zagury، دستکاری فوتونها در یک حفره با اتصال میدان اتمی پراکنده: اندازهگیریهای کوانتومی غیر تخریب و تولید حالات «گربه شرودینگر»، بررسی فیزیکی A 45، 5193 (1992).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.45.5193
[43] متناوباً، میتوانست یک متن $H_ جایگزین {int}$ برای جلوگیری از مشکل جابجایی انتخاب کند، به عنوان مثال، متن $H_ {int} = b^dagger bsum_k g_k(a_k^dagger + a_k)$ [41]، با این حال گفت که هامیلتونین نماینده اتصال حالت های Fock به حالت های محیطی است که غیر واقعی است و بنابراین معمولاً استفاده نمی شود.
[44] مقیاسبندی $1/|alpha |$ در محدوده ما ظاهراً با آنچه در Refs یافت میشود مخالف است. brune1992manipulation،brune1996مشاهده، جایی که آنها یک زمان عدم انسجام را یافتند که در مقیاس $1/|آلفا |^2$ است. تفاوت به دلیل انتخاب متفاوت تعامل Hamiltonian brune1992manipulation است.
[45] B. Vlastakis، G. Kirchmair، Z. Leghtas، SE Nigg، L. Frunzio، SM Girvin، M. Mirrahimi، MH Devoret، و RJ Schoelkopf، رمزگذاری قطعی اطلاعات کوانتومی با استفاده از ایالت های گربه شرودینگر 100 فوتونی، Science 342، 607).
https://doi.org/10.1126/science.1243289
[46] F. Pokorny، C. Zhang، G. Higgins، A. Cabello، M. Kleinmann و M. Hennrich، ردیابی دینامیک اندازه گیری کوانتومی ایده آل، فیزیک. کشیش لِت 124, 080401 (2020).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.080401
[47] M.-J. هو، ی. چن، ی. ما، ایکس. لی، ی. لیو، ی.-اس. Zhang و H. Miao، شبیهسازی مقیاسپذیر فرآیند اندازهگیری کوانتومی با رایانههای کوانتومی، arXiv e-prints، arXiv (2022).
https://doi.org/10.48550/ARXIV.2206.14029
[48] JD Bekenstein، کران فوقانی جهانی در نسبت آنتروپی به انرژی برای سیستم های محدود، Phys. Rev. D 23, 287 (1981).
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.23.287
[49] اس. دفنر و ای. لوتز، نابرابری کلوزیوس تعمیم یافته برای فرآیندهای کوانتومی غیرتعادلی، نامه های بررسی فیزیکی 105، 170402 (2010).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.105.170402
[50] K. Jacobs، اندازهگیری کوانتومی و قانون اول ترمودینامیک: هزینه انرژی اندازهگیری، ارزش کاری اطلاعات به دست آمده است، Physical Review E 86, 040106 (2012).
https://doi.org/10.1103/PhysRevE.86.040106
[51] M. Navascués و S. Popescu، چگونه بقای انرژی اندازه گیری های ما را محدود می کند، Phys. کشیش لِت 112, 140502 (2014).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.112.140502
[52] S. Deffner، JP Paz، و WH Zurek، کار کوانتومی و هزینه ترمودینامیکی اندازهگیریهای کوانتومی، بررسی فیزیکی E 94، 010103 (2016).
https://doi.org/10.1103/PhysRevE.94.010103
[53] Y. Guryanova، N. Friis، و M. Huber، اندازهگیریهای تصویری ایدهآل هزینههای منابع بینهایت دارند، Quantum 4, 222 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-01-13-222
[54] R. Gambini، LP García-Pintos، و J. Pullin، تفسیر منسجم مکانیک کوانتومی از عدم قطعیت های زمان و طول بنیادی، فیزیک. Rev. A 100, 012113 (2019).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.100.012113
[55] S. Bravyi، کرانهای بالایی در نرخ درهم تنیدگی هامیلتونیان دوبخشی، Phys. Rev. A 76, 052319 (2007).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.76.052319
[56] اس. دفنر، هزینه انرژی دروازه های کوانتومی هامیلتونی، EPL (نامه های یوروفیزیک) 134، 40002 (2021).
https://doi.org/10.1209/0295-5075/134/40002
[57] B. Mohan، S. Das و AK Pati، محدودیتهای سرعت کوانتومی برای اطلاعات و انسجام، مجله جدید فیزیک 24، 065003 (2022).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/ac753c
ذکر شده توسط
[1] ایمان سرگلزهی، "اندازه گیری آنی می تواند اطلاعات را جدا کند" arXiv: 2306.09670, (2023).
نقل قول های بالا از SAO/NASA Ads (آخرین به روز رسانی با موفقیت 2023-11-14 11:49:02). فهرست ممکن است ناقص باشد زیرا همه ناشران داده های استنادی مناسب و کاملی را ارائه نمی دهند.
واکشی نشد داده های استناد شده متقاطع در آخرین تلاش 2023-11-14 11:49:01: داده های استناد شده برای 10.22331/q-2023-11-14-1182 از Crossref دریافت نشد. اگر DOI اخیراً ثبت شده باشد، طبیعی است.
این مقاله در Quantum تحت عنوان منتشر شده است Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) مجوز. حق چاپ نزد دارندگان حق چاپ اصلی مانند نویسندگان یا مؤسسات آنها باقی می ماند.
- محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
- PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
- PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
- PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
- منبع: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-11-14-1182/