不用电也能致冷，这是啥冰箱？_风闻

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研究人员在不定因果序（ICO）研究中取得了进展，发现ICO也适用于量子系统，可用于开发量子冰箱。

不定因果序使量子制冷具备可行性。

你有没有试过把晚餐放在一个又一个相同的冰箱里解冻？这听起来有点怪异。

phys.org网站6月30日报道，《物理评论快报》近期发文称，英国牛津大学的研究人员在不定因果序（ICO）研究中取得了进展，发现ICO也适用于量子系统。他们在论文中阐述了如何将ICO用于量子制冷，并在此基础上研究了ICO对量子计算和量子通信的影响。

牛津大学博士生David Felce说：“有人会问，量子电路模型是否完整描述了每一种可能的量子顺序？”为此，研究人员分析了过去10年中ICO的研究是如何出现的。

不定因果序（ICO）冰箱制冷循环的三个步骤。

这个探索引出了对通过去极化通道状态的研究。虽然通过去极化通道有可能传递无意义信息，但当量子态在一个接一个去极化通道中以ICO方式出现时，情况就产生了变化：信道顺序处于叠加态，并与不同叠加状态的控制量子位相互纠缠。

研究人员发现，当一个状态以ICO方式通过两个去极化通道时，如果能测量到控制量子位，就可以传输一定数量的信息。

Felce解释说：“热化与去极化非常相似。热化会提供与温度相关的随机几率。我认为，如果你以ICO方式将某个物体加热两次，那么你不能得到期望的温度状态。然而，与热化相关的意外温度结果可能有独特的热力学应用价值。”

Felce和牛津大学信息科学教授Vlatko Vedral分析了用类似术语描述的热化通道的表达式，并考虑了ICO的影响。在这些“奇怪”的效应中，他们发现，在相同温度下，两个热源以ICO方式热化量子态后，得到的结果似乎违背了热力学定律。

而传统冰箱之所以能工作，是因为它需要外接电源。那么，是什么为ICO量子制冷提供能量呢？

David Felce正在分析热力学关于不定因果顺序的问题。

Felce表示，这可以用符合热力学定律的麦克斯韦妖来解释。麦克斯韦假设一个恶魔监视着装有粒子和隔板的盒子。它可以测定粒子的温度，然后选择将冷/热粒子分隔到不同的隔板中，从而减少系统的熵。而热力学定律规定，在没有做功时，熵总是会增加的。科学家们强调了恶魔对粒子的“测量”，而储存于测量温度中的信息需要一定的能量（兰道尔消除能量）才能擦除。

Felce指出，在量子冰箱的每一个循环中，都需要对控制量子位进行测定，才能知道事情发生的顺序。他说：“一旦你将这些基本的随机信息存储到硬盘中，你就需要能量才能清除硬盘，让它回到初始状态。因此，维持量子冰箱运行的是空硬盘，而不是电力。”

接下来，Felce计划继续研究ICO量子冰箱的应用。

目前，研究人员已经实现了使用偏振态叠加中的控制量子位完成ICO实验：依赖于偏振的分束器根据偏振的不同方向将光子发送到电路中，偏振态的叠加会导致光子通过电路元件的顺序产生叠加。

此外，Felce也对将研究结果推广到其他储存器很感兴趣。

编译：雷鑫宇 

审稿：西莫

责编：程建兰

期刊来源：《物理评论快报》

期刊编号：0031-9007

原文链接：

https://phys.org/news/2020-06-quantum-fridge-superposing-events.html

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