Kvantmekaniken har grundläggande hastighetsgränser - övre gränser för den hastighet med vilken kvantsystem kan utvecklas. Dock, två grupper som arbetar oberoende har publicerat artiklar som för första gången visar att kvanthastighetsgränser har en klassisk motsvarighet:klassiska hastighetsbegränsningar. Resultaten är överraskande, som tidigare forskning har föreslagit att kvanthastighetsgränser är rent kvantmässiga till sin natur och försvinner för klassiska system.

Båda grupperna – den ena består av Brendan Shanahan och Adolfo del Campo vid University of Massachusetts tillsammans med Aurelia Chenu och Norman Margolus vid MIT, den andra består av Manaka Okuyama från Tokyo Institute of Technology och Masayuki Ohzeki vid Tohoku University – har publicerat artiklar om klassiska hastighetsbegränsningar i Fysiska granskningsbrev .

Under de senaste decennierna, fysiker har undersökt kvanthastighetsgränser, som bestämmer den minsta tiden för en given process att inträffa i termer av processens energifluktuationer. En kvanthastighetsgräns kan då ses som en tid-energiosäkerhetsrelation. Även om detta koncept liknar Heisenbergs osäkerhetsprincip, som relaterar position och momentum osäkerheter, tid behandlas annorlunda i kvantmekaniken (som en parameter snarare än en observerbar).

Fortfarande, likheterna mellan de två relationerna, tillsammans med det faktum att Heisenbergs osäkerhetsprincip är ett strikt kvantfenomen, har länge föreslagit att kvanthastighetsgränser likaledes är strikt kvantum och inte har någon klassisk motsvarighet. Den enda kända begränsningen för hastigheten hos klassiska system är att föremål inte får färdas snabbare än ljusets hastighet på grund av speciell relativitetsteori, men detta är inte relaterat till energi-tid-relationen i kvanthastighetsgränser.

De nya dokumenten visar att hastighetsbegränsningar baserade på en avvägning mellan energi och tid finns för klassiska system, och faktiskt, att det finns oändligt många av dessa klassiska hastighetsbegränsningar. Resultaten visar att kvanthastighetsgränser inte är baserade på några underliggande kvantfenomen, utan istället är en universell egenskap hos beskrivningen av alla fysiska processer, oavsett om det är kvant eller klassiskt.

"Det är egentligen föreställningen om information och särskiljbarhet som förenar hastighetsgränser i både klassiska och kvanta domäner, " berättade del Campo Phys.org .

Eftersom kvanthastighetsgränser har potentiella tillämpningar för att förstå de yttersta gränserna för kvantberäkning, de nya resultaten kan hjälpa till att avgöra vilka scenarier som kan dra nytta av en kvanthastighetsuppgång jämfört med klassiska metoder.

"Kvanthastighetsgränser har många tillämpningar, allt från metrologi till kvantberäkning, ", sa del Campo. "Det är spännande att föreställa sig konsekvenserna av de klassiska hastighetsgränserna vi har härlett."

© 2018 Phys.org