马尔可夫环境中的最优非平衡测温

测量温度所需的最短时间是多少？在本文中，我们针对一大类过程解决了这个问题，其中温度通过测量弱耦合到感兴趣样品的探针（温度计）来推断，因此探针的演化由量子马尔可夫主方程很好地描述。考虑对探针的最一般控制策略（自适应测量、对探针状态和哈密顿量的任意控制），我们给出了在有限时间内可达到的测量精度的界限，并表明在许多场景中，这些基本极限可以通过相对简单的实验达到。我们发现，对于一般类别的样品-探针相互作用，测量不确定度的标度与过程时间成反比，这是一种由于测温的耗散性质而产生的类似散粒噪声的行为。作为附带结果，我们表明由探针-样品相互作用引起的兰姆位移可以在测温中发挥重要作用，允许在低温区域实现有限的测量分辨率。更准确地说，当T→0时，测量不确定度随温度多项式衰减，而不是通常的随T^{-1}指数衰减。我们通过以下两个例子说明了这些一般结果：（i）一个与玻色子样品相互作用的量子比特探针，其中突出了兰姆位移的作用；（ii）一个N量子比特探针与样品之间的集体超辐射耦合，这使得测量不确定度随N二次衰减。