相干初始系综对所有功矩的印记特征

传统量子功处理方法采用投影能量测量会抹除初始相干性并改变系统动力学,因而无法捕捉初始态系综中能量本征态相干叠加的热力学效应。该研究团队提出一种非侵入性的操作性功定义,并将其应用于受驱耗散量子比特体系——其中量子比特初始制备态包含相干叠加态,而驱动过程不含相干性。研究人员推导出该功的矩生成函数演化方程,准确刻画了初始系综中相干叠加的热力学特征。研究证明,尽管系综平均对应相同密度矩阵的不同初始系综具有相同的平均功,却会展现不同的功涨落特性。对于单调驱动情形,该工作揭示无相干初始系综的涨落达到最大值。作为应用示例,该团队研究有限时间量子比特擦除过程,发现擦除经典信息比特与擦除哈尔随机初始系综会产生显著不同的功统计特性。研究结果表明初始系综中的相干性可作为热力学精密调控资源加以利用,且不会产生额外的耗散功代价。该工作还获得广义涨落定理,为平均耗散功建立了新的量子下界。反直觉的是,该下界同样适用于具有相同初始密度矩阵的“经典”初始系综,并与量子绝对不可逆性存在深刻关联。

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提交arXiv: 2026-01-30 19:00

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