玻色子统计增强光子实验中麦克斯韦妖效应

麦克斯韦妖阐明了信息在热力学中的价值,它通过测量与反馈机制将平衡态气体演化至非平衡态,从而可能从中提取功。与可区分粒子相比,当粒子遵循玻色-爱因斯坦统计时,该妖能使系统在统计意义上更远离平衡态。我们通过对比不可区分光子和可区分光子的实验数据,验证了这个已提出十五年之久的理论预言。实验采用完全可编程的线性光学平台——该平台的局域光子统计近期被证实具有热力学行为特征。该研究团队设计的妖对部分模式中的光子数进行无损测量,并根据测量结果有条件地交换被测与未测模式。这种交换能在特定子集模式与其他模式之间产生正向温度差。当光子不可区分时,温度差在统计意义上更为显著。该结果强化了关于热力学、信息与量子粒子统计之间相互作用的长久理论预言。此外,该工作提出了一种基于热力学原理对玻色采样平台进行弱验证的新方法。

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提交arXiv: 2026-02-11 19:00

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