通过测量从单模热噪声中提取功：信息有多重要？
量子物理
2022-11-23 v1
摘要
本文旨在阐明一个最小量子力学设定中功与信息的关系：一种将热输入转为功输出的转换器，其输入包含一个处于热态的单振荡器模式以及若干冷得多的振荡器模式。我们希望在该设定中实现热到功的转换，同时避免使用工作物质（介质）或宏观热库。考虑到该设定的量子本性，我们考虑的核心问题是：(i) 信息在何种程度上、以何种方式可作为功资源，或反过来说对提取功是冗余的？(ii) 通过测量所获取的信息来提取功的最优方式是什么？(iii) 信息对此类设定中可达的效率-功率权衡有何影响？我们通过幺正（可逆）操控以及对热模与冷模的不同通用测量策略，比较了最小设定中功提取的效率与功率限制。对每种策略，均给出了功与信息提取的关系，并计入了信息擦除的代价。还分析了经由非选择性测量、在无信息获取情况下提取功的可能性。总体而言，通过推广我们近期提出的基于优化零差探测的方法，我们给出如下见解：仅测量输入一小部分的观测与前馈提取功（WOF）明显优于可想见的替代方案。我们的结果可成为光学设定（如热光的相干放大器）及其光机械与光伏对应装置中将热噪声转为有用功的实用策略之基础。
引用
@article{arxiv.2201.11567,
title = {Work extraction from single-mode thermal noise by measurements: How important is information?},
author = {Avijit Misra and Tomas Opatrný and Gershon Kurizki},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.11567},
year = {2022}
}
备注
30 pages including appendix of 6 pages