用于孤立量子装置热力学的被动性形变方法

近来实现的量子器件（如量子处理器和量子模拟器）将高度复杂的量子动力学与高分辨率测量相结合。我们提出一种被动性形变方法，对这类量子器件的演化施加热力学约束。该框架通过同时解决微观装置中热力学第二定律的四个主要缺陷，增强了热力学预测能力：i）即使环境是微观的，也能给出紧界；ii）解决了极冷灾难；iii）能够将守恒定律整合进热力学不等式以使其更紧；iv）对非负能的观测量给出界，因而这些量不出现在热力学第二定律中。此外，该框架为非热环境、关联环境以及微观装置中的粗粒化提供了见解。我们的发现可在囚禁离子、超导电路、光晶格中的中性原子等物理装置中加以探索和运用。