经典与量子体系中功与热的测量

尽管兴趣日益增长，在量子层面研究功与热概念的研究领域存在两个主要缺陷：其一，难以在量子系统中正确定义和测量功、热和内能变化；其二，缺乏实验。在此，我们报告了与工程化环境相互作用的两能级量子系统中耗散热、功和内能变化的完整表征。我们使用IBMQ量子计算机来实现耗散环境中受驱系统的动力学。实验数据使我们能够构建准概率分布函数，从中恢复出耗散过程中功、热和内能变化的正确平均值。有趣的是，通过增加环境耦合强度，我们观察到能量交换过程的纯量子特征减少，我们将其解释为经典极限的出现。这使得本方法成为研究、理解和利用能量交换中量子效应的优越工具。