米兰-中国科大实验揭示量子相干与量子功的关系—新闻—科学网

中国科学手艺年夜学中国科学院微不雅磁共振重点尝试室杜江峰、荣星等人在量子热力学范畴获得主要进展。研究组基在固态单自旋量子系统，对量子系统中的最年夜可提取功展开了系统尝试研究，尝试注解经由过程晋升量子系统的相关，可以有用晋升量子态中的最年夜可提取功。该功效以 Experimental investigation of coherent ergotropy in a single spin system 为题颁发在《物理评论快报》上。美国物理学会Physics期刊为该工作刊发了由德国斯图加特年夜学Eric Lutz传授撰写的专文评述 Quantum Coherence Boosts Quantum Work 。

在热力学研究中，理解一个系统可以或许被提掏出几多功，具有十分根本且主要的意义。为针对量子系统中研究这个问题，理论研究者们提出了量子系统在轮回幺正演变下的最年夜可提取功这一物理量，并在近期指出量子相关对最年夜可提取功的主要感化。但是，尝试上尚缺少对这两个主要物理量关系的查验和展现，首要缘由是若何有用丈量最年夜可提取功很是具有挑战性。

本工作中，研究组为避免利用复杂的量子态层析手艺，成长了操纵辅助比特丈量最年夜可提取功的方式，并基在金刚石氮-空位(Nitrogen-Vacancy，NV）色心系统，展现了对最年夜可提取功的高效切确丈量，成功分手出了相关和非相关的部门。尝试成果经由过程检测一系列量子态的相关最年夜可提取功，注解相关最年夜可提取功跟着量子相关增添而增添。

图：(a)各类功提取操作前后量子态的能量和量子相关；(b)相关最年夜可提取功与量子相关的关系。

这项工作不但展现了量子相关在功提取进程中的感化，还揭露了量子信息理论与量子热力学之间的深入联系，为将来进一步研究量子系统的特征在热力学模子中的感化打下根本。该研究为将来量子器件的优化与成长供给了理论与尝试根本，特别是在晋升量子装备的功容量方面有侧重要的意义。

中国科学院微不雅磁共振重点尝试室博士研究生牛智博为该文第一作者，荣星传授为通信作者。该研究获得了科技部、国度天然科学基金委、中国科学院、安徽省和合肥市的帮助。

论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.180401

Physics专文评述链接：https://physics.aps.org/articles/v17/154

（中国科学院微不雅磁共振重点尝试室、物理学院、中国科学院量子信息和量子科技立异研究院、科研部）

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