量子探测器作为自主机器:评估信息获取的非平衡态热力学

该研究团队构建了一个量子粒子探测器的最小模型,将其描述为自主运行的量子热机。研究旨在揭示维持探测器非平衡态所需的熵产生与测量过程质量之间的关联。通过该模型,研究人员对探测器关键性能指标(包括探测效率、增益、时间抖动、死时间及暗计数)进行了系统分析,发现熵产生会同时制约探测效率和时序精度——性能提升通常需要更强的耗散支撑。研究还表明,降低时间抖动或死时间会不可避免地增加暗计数率。该工作建立了不可逆探测过程质量与熵产生之间的定量联系,揭示了粒子探测器性能中存在的根本性权衡关系,为量子测量与放大过程的非平衡热力学研究提供了理论框架。

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