信息对量子热机的影响

新兴的量子热力学领域正逐步揭示信息在量子热机中扮演的有趣角色。当考虑反馈控制的热机时,信息作为一种资源参与其中。尽管目前已提出量子反馈控制的通用理论及量子反馈控制引擎的具体实例,但此类机器的通用框架仍然缺失。在此,该研究团队提出了一个通用框架,用于描述与N个热浴及麦克斯韦妖相互作用的两冲程量子热机。该妖对引擎的工作物质进行投影测量,其结果记录于嵌入自身热浴的经典存储器中。为实现反馈控制,妖会根据记录结果对工作物质执行相应的幺正操作。通过将复合机器-存储器视作与N+1个热浴相互作用的混合型(经典-量子)标准热机,该框架将工作物质与存储器置于同等地位,从而为麦克斯韦佯谬提供了清晰解答。研究团队以双量子比特引擎为例展示了该框架的应用。一个值得注意的发现是:更多信息并不必然带来更好的热力学性能——有时知之甚少反而更佳。
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提交arXiv: 2025-12-15 14:25

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