量子过程的擦除代价：动力学最小熵的热力学意义

信息的擦除从根本上是一个不可逆的逻辑操作，对计算和信息处理的能量学具有深远影响。我们研究与擦除（和制备）量子过程相关的热力学代价。具体而言，我们分析一个作用于逻辑和辅助输入-输出系统的任意双分酉门，其中辅助输入始终初始化为基态。我们聚焦于约化动力学的对抗擦除代价——即在假设完全访问辅助系统但无法访问逻辑输入态的纯化参考的情况下，对任意逻辑输入擦除逻辑输出所需的最小热力学功。我们确定该对抗擦除代价与约化动力学的负最小熵成正比，从而赋予动力学最小熵明确的操作意义。动力学最小熵可取正值或负值，取决于底层的量子动力学。擦除代价的负值意味着在此过程中可以提取热力学功而非消耗热力学功。本结果的一个关键基础是量子过程解耦定理，它定量地将一个过程的解耦能力与其最小熵联系起来。这一洞察连接了热力学、信息论和量子计算的基本极限。