对易目标观测量与代价观测量下的最优酉轨迹；冷却应用

量子态的制备，尤其是冷却，是纳米尺度器件的一项基础技术。过去十年在态变换的极限及其效率极限方面取得了重要成果——即热力学第三定律和第二定律的量子版本。极限情况总是涉及无限资源代价，通常是机器复杂度或时间。实际态制备需要同时考虑机器的有限尺寸以及对可执行操作的约束。在本工作中，我们完全一般性地确定了主导量子范式的最优操作：有限系统上单次酉操作下的态变换，其中目标（如基态概率）和代价（如耗散）对应的观测量对易。然后我们将此结果推广到存在第三个对易的全局守恒量（如总能量）的情况。结果通过基态冷却的原型示例进行演示，适用于任意酉操作和能量守恒酉操作。