量子系统中信息到能量转换在 Landauer 极限下的实验演示
量子物理
2016-04-20 v3
摘要
Landauer 原理为经典和量子信息处理设定了基本的热力学约束，因此不仅影响物理学的各个分支，也影响计算机科学和工程学。尽管该原理至关重要，但直到最近才在经典系统中得到实验考量。在此，我们利用核磁共振装置，在实验上研究了量子系统中的信息到能量转换。具体而言，我们考虑了一个由三个核自旋 （量子比特）组成的分子——分别作为系统、热库和辅助比特——以测量在实施改变系统信息内容的全局系统 - 热库幺正相互作用期间耗散的热量。通过采用干涉技术，我们能够重构与幺正相互作用相关的热量分布。随后，通过量子态层析技术，我们测量了系统熵的相对变化。以此方式，我们验证了改变系统信息内容的操作必然会在热库中产生热量，这与 Landauer 原理的预测完全一致。此处提出的方案允许对量子信息处理器中的不可逆熵产生进行详细研究。
引用
@article{arxiv.1412.6490,
title = {Experimental demonstration of information to energy conversion in a quantum system at the Landauer Limit},
author = {John P. P. Silva and Roberto S. Sarthour and Alexandre M. Souza and Ivan S. Oliveira and John Goold and Kavan Modi and Diogo O. Soares-Pinto and Lucas C. Céleri},
journal= {arXiv preprint arXiv:1412.6490},
year = {2016}
}