不用电也能致冷,这是啥冰箱?_风闻
Science_北京-不惧过往,不畏将来!2020-07-02 17:07
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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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