一种热力学一致的量子测量能量成本方法

考虑一个包含量子探针与热浴耦合的量子测量装置的一般微观模型，我们分析了实现量子测量所需的能量资源，这包括系统-装置关联的建立、向确定结果统计混合的不可逆转变，以及装置复位。关键的是，我们不借助另一个量子测量来捕捉客观测量结果的涌现，而是利用热浴的性质，该热浴在其自由度中冗余记录测量结果，自然实现了量子达尔文主义的范式。在实践中，该模型使我们能够对测量过程进行定量的热力学分析。从第二定律的表达式出发，我们展示了最小所需功如何依赖于被测量系统的能量变化以及表征测量性能的信息论量——效率和完备性。此外，我们表明可以实现热力学可逆测量，从而达到最小功消耗，并提供了相应的协议。最后，对于有限时间测量协议，我们说明了由有限时间热力学过程中固有的熵产生增加所导致的功成本上升。这突显了测量速度与功成本之间新兴的权衡，以及测量效率与功成本之间的权衡。我们将这些发现应用于为测量驱动的量子引擎的热力学平衡提供新见解。