Kwantummechanica heeft fundamentele snelheidslimieten - bovengrenzen voor de snelheid waarmee kwantumsystemen kunnen evolueren. Echter, twee onafhankelijk werkende groepen hebben artikelen gepubliceerd die voor het eerst aantonen dat kwantumsnelheidslimieten een klassieke tegenhanger hebben:klassieke snelheidslimieten. De resultaten zijn verrassend, zoals eerder onderzoek heeft gesuggereerd dat kwantumsnelheidslimieten puur kwantum van aard zijn en verdwijnen voor klassieke systemen.

Beide groepen - een bestaande uit Brendan Shanahan en Adolfo del Campo aan de Universiteit van Massachusetts, samen met Aurelia Chenu en Norman Margolus aan het MIT, de andere bestaat uit Manaka Okuyama van het Tokyo Institute of Technology en Masayuki Ohzeki aan de Tohoku University - hebben artikelen gepubliceerd over klassieke snelheidslimieten in Fysieke beoordelingsbrieven .

In de afgelopen decennia is natuurkundigen hebben onderzoek gedaan naar kwantumsnelheidslimieten, die de minimale tijd voor een bepaald proces bepalen in termen van de energiefluctuaties van het proces. Een kwantumsnelheidslimiet kan dan worden beschouwd als een tijd-energieonzekerheidsrelatie. Hoewel dit concept vergelijkbaar is met het onzekerheidsprincipe van Heisenberg, die onzekerheden over positie en momentum met elkaar in verband brengt, tijd wordt anders behandeld in de kwantummechanica (als een parameter in plaats van een waarneembaar).

Nog altijd, de overeenkomsten tussen de twee relaties, samen met het feit dat het onzekerheidsprincipe van Heisenberg een strikt kwantumfenomeen is, hebben lang gesuggereerd dat kwantumsnelheidslimieten eveneens strikt kwantum zijn en geen klassieke tegenhanger hebben. De enige bekende beperking op de snelheid van klassieke systemen is dat objecten vanwege de speciale relativiteitstheorie niet sneller mogen reizen dan de lichtsnelheid, maar dit staat los van de energie-tijdrelatie in kwantumsnelheidslimieten.

De nieuwe artikelen laten zien dat er voor klassieke systemen wel snelheidslimieten bestaan ​​die gebaseerd zijn op een afweging tussen energie en tijd. En in feite, dat er oneindig veel van deze klassieke snelheidslimieten zijn. De resultaten tonen aan dat kwantumsnelheidslimieten niet gebaseerd zijn op onderliggende kwantumverschijnselen, maar zijn in plaats daarvan een universele eigenschap van de beschrijving van elk fysiek proces, of het nu kwantum of klassiek is.

"Het is echt het idee van informatie en onderscheidbaarheid dat snelheidslimieten verenigt in zowel het klassieke als het kwantumdomein, " vertelde del Campo Phys.org .

Aangezien kwantumsnelheidslimieten potentiële toepassingen hebben voor het begrijpen van de ultieme grenzen van kwantumcomputing, de nieuwe resultaten kunnen helpen bepalen welke scenario's baat kunnen hebben bij een kwantumversnelling in vergelijking met klassieke methoden.

"Quantum snelheidslimieten hebben veel toepassingen, variërend van metrologie tot kwantumberekening, " zei del Campo. "Het is opwindend om je de implicaties voor te stellen van de klassieke snelheidslimieten die we hebben afgeleid."

© 2018 Fys.org