在量子多体体系中实验探测 Landauer 原理
量子物理
2025-08-18 v2 量子气体
统计力学
摘要
Landauer 原理通过信息论与热力学之间的联系，将系统在特定过程中产生的熵变与其环境耗散的平均能量关联。虽然通常在擦除单个信息位的上下文中讨论，但 Landauer 原理可推广到 characterize 非平衡过程中的不可逆性，如涉及复杂量子多体系统的过程。具体而言，系统熵变与环境耗散能量之间的关系可分解为量子互信息的变化以及环境相对熵差的变化。本文使用超冷玻色气体的量子场模拟器，在量子多体体系中实验探测 Landauer 原理。通过采用动力学断层重构方案，我们跟踪全局质量制动后量子场随时间的演化，并分析广义熵产生的热力学与信息论贡献，针对复合系统的各种系统-环境分区进行研究。我们的结果验证了量子场理论计算结果，并采用半经典准粒子图景进行解释。本工作表明，超冷原子基盤的量子场模拟器能够在实验层面探讨量子热力学。
关键词
引用
@article{arxiv.2407.21690,
title = {Experimentally probing Landauer's principle in the quantum many-body regime},
author = {Stefan Aimet and Mohammadamin Tajik and Gabrielle Tournaire and Philipp Schüttelkopf and João Sabino and Spyros Sotiriadis and Giacomo Guarnieri and Jörg Schmiedmayer and Jens Eisert},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.21690},
year = {2025}
}