【ITBEAR】中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究人員在量子熱力學(xué)領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展。他們基于固態(tài)單自旋量子體系，系統(tǒng)地研究了量子系統(tǒng)中的最大可提取功。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，提升量子系統(tǒng)的相干性可以有效地提高量子態(tài)中的最大可提取功。
▲ 各類功提取操作示意圖
該研究由中科大中國科學(xué)院微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的杜江峰、榮星等人領(lǐng)導(dǎo)。他們發(fā)展了一種新的方法，利用輔助比特來測量最大可提取功，從而避免了復(fù)雜的量子態(tài)層析技術(shù)。這一方法在金剛石氮-空位色心體系上得到了驗(yàn)證，展示了對(duì)最大可提取功的高效且精確的測量能力。
實(shí)驗(yàn)過程中，研究團(tuán)隊(duì)成功分離了相干和非相干的部分，并通過檢測一系列量子態(tài)的相干最大可提取功，發(fā)現(xiàn)相干最大可提取功與量子相干之間呈正比關(guān)系。這一發(fā)現(xiàn)不僅揭示了量子相干在功提取過程中的重要作用，還深化了我們對(duì)量子信息理論與量子熱力學(xué)之間聯(lián)系的理解。
此項(xiàng)研究成果已經(jīng)在《物理評(píng)論快報(bào)》上以“Experimental investigation of coherent ergotropy in a single spin system”為題發(fā)表。該論文的發(fā)表引起了國際學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，德國斯圖加特大學(xué)的Eric Lutz教授還專門為此撰寫了評(píng)述文章。
▲ 相干最大可提取功與量子相干關(guān)系圖
該研究也為未來量子器件的優(yōu)化與發(fā)展提供了重要的理論與實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，特別是在提升量子設(shè)備的功容量方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。這一突破性的研究成果標(biāo)志著我國在量子熱力學(xué)領(lǐng)域的研究又邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。
