信息介导能量传输的量子增强
统计力学
2026-06-26 v1 量子物理
摘要
信息热力学将信息流识别为热力学资源,但量子相干和集体耦合能否以低熵产生代价增强它仍待解决。我们通过推导一个热力学不确定关系来研究这一问题,该关系对非平衡稳态中的信息流以熵产生为界,适用于相互作用开放量子系统。我们构建了一台量子引擎,其中 N 重简并的基态和激发态与热库集体耦合。集体跃迁使热流和信息流随 N 线性增强,而熵产生与 N 无关,从而实现了一个高功率、低耗散的自发量子麦克斯韦妖,其利用集体增强的信息流逆温度梯度抽运热量。在稳态之外,集体相互作用放大了量子信息流的幺正分量,使量子电池的自由能充电功率获得二次增强。我们的结果揭示了量子相干和集体效应在量子引擎中的可扩展优势。
引用
@article{arxiv.2606.27868,
title = {Quantum enhancement of information-mediated energy transfer},
author = {Shotaro Oki and Yuki Kadono and Kaito Tojo and Takahiro Sagawa and Ken Funo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2606.27868},
year = {2026}
}