在开放系统中基于 Landauer 原理区分纯态与热态

从 Polchinski 关于如何区分纯态与热态的思想实验出发，我们构建了一个特定系统以研究量子比特与腔量子场论（QFT）之间的相互作用，从而提供一个更具操作性的视角。在不施加任何对量子比特和腔 QFT 初始态限制的情况下，我们通过微扰法逐阶计算了系统的演化。我们选择 Landauer 原理——量子计算与量子测量中的一个重要界限——作为判定热态的基础。通过反推初始状态形式，我们得到了腔 QFT 必须满足的条件：湮灭算符的期望值应为零，且粒子数算符的期望值应满足 Bose-Einstein 分布。我们还讨论了热态与一种可能的热态替代方案——正则热纯量子（CTPQ）态之间的区别。