在苏格兰著名科学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦首次提出麦克斯韦妖概念150多年后，这个概念仍然困扰着物理学家和信息科学家。这是麦克斯韦在一次思维实验中幻想出的＂恶魔＂，麦克斯韦妖可以将快慢粒子分类到容器的不同侧面，这似乎违反了热力学第二定律。通过研究麦克斯韦妖的记忆，物理学家能够使麦克斯韦妖符合经典系统的统计力学定律。 但当量子热机被提出后，情况再次变得有争议。热力学物理学家和信息理论家就可行的解释争论不休，物理模型的最新结果，可能会把不同的论点结合在一起。新加坡国立大学的博士生Stella Seah解释说：我们想展示信息科学和热力学之间的联系。Seah与Stefan Nimmrichter和Valerio Scarani一起在马克斯·普朗克光科学研究所和新加坡国立大学工作。 量子争论 通过用＂较小的麦克斯韦妖＂对一个物理系统进行建模，而这个＂小麦克斯韦妖＂对系统的访问是有限的。所以就能够显示出熵的增加来自哪里，以及熵是否会导致所谓的量子熵或真正功的产生。在量子系统中，测量可以改变系统的状态，这就是热力学第二定律的含义所在。如果测量与量子系统不兼容，即量子物理学家会将其描述为不可交换的哈密顿量，那么测量就会引入能量。 这种能量的变化应该被描述为＂做功＂还是＂量子熵＂仍然是一个棘手的问题。有些人会争辩说：通过重复测量，热量就会消散，能量是被动的，不能被利用，而且在任何情况下，将测量视为只作用于系统的耗散通道都是错误的，忽略了测量仪器。虽然关于这个话题的争论，经常占据信息论和热力学抽象的抽象领域，但Seah、Nimmrichter和Scarani热衷于开发一种更务实的方法。他们考虑了一个量子比特与热库接触的系统，该系统可以将其提升到激发状态。 两个麦克斯韦妖中较小的一个 量子比特耦合到指针，该指针根据量子比特的内部状态宏观地移动位置。Seah建议把指针想象成弹簧，或者可能是量子阱中振荡的分子，在量子阱中最小能量的位置会根据量子位状态的不同而变化。这个系统与麦克斯韦妖通常遇到的场景的关键区别在于，麦克斯韦妖只能访问有关指针的信息。使用该模型，Seah，Nimmrichter和Scarani揭示，有了这个较小的麦克斯韦妖，系统可以实现测量反馈。 如量子比特上的Rabi自旋翻转，这将被定义为有用的功，以及其他熵的增加，可以被描述为量子加热。这个模型似乎在一个已经进行了几十年的争论上取得了重大进展，但Seah说：对得出这个结果并不真的感到惊讶。吃惊的是，当发现如果使用宏观指针，会从微观指针得到不同的行为。使用第二个量子比特作为模型中的指针，产生了熟悉的奥托循环的热力学行为： （上图所示）限制麦克斯韦妖的能力，有助于调和围绕量子热机的一些争论。图片：Stella Seah et al 即描述了工业革命中的一些第一批机械发动机是如何运行的。只有当指针的位置移动大大高于热波动时，测量才会以一种定义为已完成功的方式增加熵。此外，与经典热机不同，不需要做出不同的笔画。可以随机地进行测量，所有的事情都会持续、良好和顺利地发生。接下来，研究人员感兴趣的是：考虑特定状态（其中可能存在纠缠或假设）会发生什么，以及那里是否可能存在任何量子优势。 博科园｜Copyright Science X Network/Anna Demming/Phys 参考期刊《arXiv》《物理评论快报》 Cite: arXiv:1908.10102 博科园｜科学、科技、科研、科普 我们倾心打造的科学软件：博科园 已开放注册的啦 你想看的大美宇宙科学 博科园这里都有 （左右滑动）功能页截图>> （左右滑动）登录页截图>> （左右滑动）科学圈截图>> （左右滑动）搜索页截图>> （左右滑动）首页截图 以上截图中的功能均可使用 记得下载安装应用后，还望各位童鞋们能在各自手机应用商店下载后给个5星好评呀(*´︶`*) 同时也希望帮忙宣传分享一下，博科园专注于科学（科学、科技、科研、科普）谢谢(^∇^*) 苹果iOS系统下载： 在App Store搜索：博科园 支持苹果iPhone手机 支持苹果iPad平板电脑 安卓系统下载： 1、任意搜索引擎搜：博科园 2、华为手机应用商店 3、小米手机应用商店 4、魅族手机应用商店 5、OPPO手机软件商店 6、vivo手机应用商店 7、三星手机应用商店 8、应用宝（腾讯手机管家等） 9、360手机助手/应用市场 10、搜狗应用市场/助手 11、百度手机助手/应用市场 12、联想手机/乐商店 13、豌豆荚和PP助手等 14、去官网：www.bokeyuan.net 搜名字：博科园（不要打错字哦）
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