在可编程光子量子计算机上对非平衡量子活塞的实验模拟

量子涨落关系为远离平衡态的热力学提供了微观表述,但实验上获取多体量子功统计量仍是一项重大挑战。量子活塞作为边界驱动非平衡动力学的典型模型,其束缚势的有限时间形变会引发非绝热跃迁、耗散与不可逆性。本研究在可编程光量子计算机上实验模拟了双玻色子量子活塞的非平衡动力学。通过利用两个不可区分的光子,研究人员采用准幺正嵌入方法编码了截断活塞传播子,其中辅助模式代表向分辨流形外高能态的泄漏。该架构能直接重建膨胀与压缩过程中热力学跃迁统计量随驱动速度和最终阱长度的变化关系。实验观测到从准绝热演化到强非绝热演化的交叉现象,并证明玻色子干涉会重构双粒子福克态布居数与功分布。测量统计量与理论预测高度吻合,且在循环驱动的膨胀和压缩过程中均满足Jarzynski等式。通过耗散功和态重叠,该工作进一步量化了不可逆性。这项研究证实可编程光量子硬件是模拟非平衡量子热力学的强大平台,为实验研究不可区分性和多体干涉如何影响量子功、耗散及熵产生提供了新途径。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-03-11 11:06

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