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量子冰箱通过叠加事件顺序来工作

更新时间:2020-09-15 17:09点击:

  曾经尝试过将晚餐放入另一个相同的冰箱中来解冻晚餐吗?听起来很奇怪,最近对不确定因果顺序的研究(其中不同事件的顺序被量子叠加)表明,这实际上可以用于量子系统。牛津大学的研究人员展示了如何在一种量子制冷中使用这种现象。

量子冰箱通过叠加事件顺序来工作

  结果跟随不确定因果顺序在量子计算和量子通信中的作用的报告。“人们在问-量子电路模型是否完整描述了事件的每种可能的量子顺序?”博士David Felce解释说牛津大学的一名学生,他描述了过去10年中如何对不确定因果顺序进行研究。

  对这个问题的探讨导致人们研究了通过去极化通道的状态,在这些通道中,定义明确的初始状态最终变成了完全随机的状态。通过去极化通道不可能进行有意义的信息传递,但是当量子状态以不确定的因果顺序通过一个去极化通道后,事情就会发生变化。然后,通道的顺序处于叠加状态,并与处于不同状态的叠加的控制量子位纠缠在一起。研究人员发现,当状态以不确定的因果顺序通过两个去极化通道时,如果还可以测量控制量子位,则会传输一定量的信息。

  Felce解释说:“热化与去极化非常相似。”他解释说,热化并没有给您一个完全随机的状态,而是给您一个几乎是随机的状态,根据您的喜好,它处于较高或较低能量状态的可能性更高或更低。温度。“我想,如果您以不确定的因果顺序对某事物进行两次热化,那么最终将不会达到您期望的温度状态。”他补充说,热化产生的意外温度结果可能在热力学上有用。

  Felce和牛津大学信息科学教授Vlatko Vedral分析了与消极通道相似的热通道的表达式,并考虑了不确定因果顺序的影响。他们发现,在“怪异”效应中,有可能在两个温度相同的温度下以不确定的因果顺序使一个储能器热化一个量子态,并最终在另一个温度下达到该状态。研究人员提出了以此为第一步的制冷循环。接下来,有必要测量控制量子位以查明热化量子态的温度是否已经升高。如果有的话

  乍一看,这似乎与热力学定律不符。传统的冰箱可以工作,因为它已插入电源或其他能源,那么,什么为不确定的因果级量子制冷提供能量呢?费尔斯(Felce)解释说,这可以用麦克斯韦(Maxwell)的恶魔符合热力学定律的相同方式描述。

  麦克斯韦(Maxwell)曾假设,监视粒子盒中隔断门的恶魔可以测量粒子的温度,然后打开和关闭门,将冷粒子和热粒子分类到盒子的单独隔断中,从而降低了系统的熵。根据热力学定律,在没有做功的情况下,熵应始终增加。此后,科学家通过突出显示恶魔正在测量粒子,并且存储在其测得温度上的信息将需要一定量的能量来擦除(兰道尔的擦除能量),从而解释了明显的不一致。

  费尔斯指出,就像麦克斯韦的恶魔一样,在量子制冷机的每个循环中,有必要对控制量子位进行测量以了解发生了什么顺序的事情。他说:“一旦您将这种本质上随机的信息存储在硬盘驱动器中,如果您想将硬盘驱动器恢复到其初始状态,则将需要能量来擦除硬盘驱动器。” “因此,您可以考虑将空的硬盘驱动器(而不是电力)送入冰箱运行。”

  接下来,Felce计划研究实现不确定因果顺序冰箱的方法。到目前为止,不确定因果顺序的实验实现已在极化状态的叠加中使用了控制量子位。然后,取决于偏振的分束器将根据偏振在不同的方向上将光子发送通过电路,从而偏振态的叠加导致光子通过电路元件的顺序的叠加。Felce也有兴趣研究将结果推广到更多的储层中。


量子冰箱通过叠加事件顺序来工作