열역학의 작품은 무엇입니까? 이 기본 질문은 오늘날, 특히 소규모 양자 시스템을 다룰 때 여전히 논의됩니다. 1824 년 Sadi Carnot은 작업을 유용한 에너지로 정의하여 예를 들어 그의 주요 종이에서 무게를 들어 올리십시오 화재의 동기에 대한 반사 . 결과적으로, 작업을 생성하는 일반적인 방법은 다른 온도에서 두 열 저장소 사이에서 작동하는 열 엔진에서 사이클을 수행하는 것입니다. 이러한 엔진의 크기가 작을 때 (예 :생물학적 시스템의 맥락에서) 정확히 동일한 사이클이 수행되는 경우에도 다른 작업 결과를 얻을 수 있습니다. 이것은 대형 거시적 시스템에서 무시할 수 있지만 미세한 체제에서 중요한 역할을하는 열 변동 때문입니다.
이러한 소규모 시스템에 대한 의미있는 작업 정의를 제공하려면 작업을 확률 량으로 정의하는 것이 편리합니다. 작업을 단일 숫자와 연결하는 대신 특정 열역학적 프로세스가 주어진 다른 가능한 작업 결과와 확률 분포를 연관시킵니다.
.양자 시스템을 다룰 때는 작업 개념에 다시 도전합니다. 이것은 본질적으로 양자 중첩의 현상 때문입니다. 양자 시스템은 동시에 둘 이상의 상태에있는“마치”로 행동 할 수 있으며, 양자 간섭의 수수께끼의 현상으로 이어질 수 있습니다. 여러 가지 다른 에너지가 잠재적으로 동시에 공존 할 수 있기 때문에 이것이 (확률 론적) 작동한다는 개념을 "흐리게"할 수 있다고 상상하기 어렵지 않습니다.
이 상황에서 자연스러운 방법은 측정을 수행하는 것입니다. 양자 역학의 가정은 관찰되는 크기의 가능한 결과에 확률을 할당 할 수 있습니다. 그러나 작업 측정을 찾는 것은 어려운 일입니다. 이는 작업이 단일 수량 (예 :위치 또는 에너지)과 관련이 아니라 프로세스, 예를 들어 열 엔진의주기와 관련이 있기 때문입니다. 당연히 "프로세스 의존적"수량을 측정하는 독특한 방법은 없습니다. 예를 들어, 지속적으로 측정 된 시스템을 프로세스의 끝점에서만 측정하는 시스템과 비교하십시오. 결과적으로, 다른 측정 체계는 다른 양자 작업 분포로 이어질 수 있으며, 이는 지난 몇 년간 논쟁과 풍부한 과학적 논쟁으로 이어졌다.
양자 작업을 정의하기 위해 가장 표준적이고 널리 사용되는 접근법은 두 가지 에너지 측정 방식입니다. 본질적으로, 그것은 프로세스의 시작과 끝에서 에너지 측정을 수행하는 것으로 구성되며, 이러한 측정 결과의 차이에 의해 작업이 제공됩니다. 이 접근법은 특히 유명한 변동 이론을 양자 체제로 확장함으로써 널리 성공한 것으로 입증되었습니다. 그러나 첫 번째 측정이 유도하는 백-액션으로 인해이 접근법이 바람직하지 않은 시나리오가 있으며, 이는 초기 상태가 가질 수있는 양자 일관성을 파괴합니다.
.백-액션은 양자 측정에서 어디서 유비쿼터스입니다. 고전적인 시스템과 달리 양자 시스템은이를 관찰하는 행위에 의해 교란됩니다. 그러한 백-액션을 최소화하기 위해 몇 가지 전략을 추구 할 수 있습니다. 하나는 약한 측정이며, 이에 대한 정보를 거의 얻지 못하는 가격으로 상태를 거의 방해하지 않습니다. 개념적으로 다른 접근법은 글로벌 측정입니다. 즉, 시스템의 여러 사본에서 동시에 작용하는 측정은 동시에 작용합니다. 하나 이상의 사본을 처리함으로써 각 사본에 개별적으로 유도 된 백 액션을 줄이면서 더 많은 정보를 얻을 수 있다고 상상하는 것은 다소 자연스럽게 보인다. 이것은 다른 시간의 다른 사본에서 다른 측정을 수행 할 수 있기 때문에 작업과 같은 "공정 의존적"수량과 특히 관련이있는 것으로 보입니다.
.최근 기사에서, 양자 작업 추정을위한 집단 측정이 제안되었다. 이 새로운 접근법의 장점은 일관성이없는 초기 상태에 대한 2 개의 에너지 측정 접근법의 결과를 정확하게 재현한다는 것입니다 (즉, 두 에너지 측정 접근법이 역 동작이없는 경우) 일관성의 존재하에 역 작용을 줄입니다.
.최근에, 중국 과학 기술 대학의 그룹은 처음으로 실험적으로 집단 측정 체계를 수행했습니다. 모든 광학 설정에서 결정적으로 실현되었습니다. 실험의 핵심 아이디어는 단일 광자의 첫 번째 (두 번째) 사본을 경로 (편광) 자유도로 인코딩하는 것입니다. 2 쿼트 상태를 준비한 후, 이들은 원하는 집단 측정에 공급된다. 전통적인 2 개의 프로젝트 에너지 측정 체계를 시뮬레이션하기 위해 비교 실험이 수행됩니다. 두 측정 체계는 선형 광학 기술을 기반으로합니다.
실험 결과는 집단 측정 체계가 측정되지 않은 진화에 더 가깝게 전이 확률을 산출함으로써 측정 후면 작용을 감소시킬 수 있음을 보여준다. 이러한 결과는 양자 열역학 및 양자 정보 과학의 새로운 개념 및 기술 개발을 자극 할 것으로 예상되는데, 여기서 집단 측정은 수많은 작업에서 중요한 역할을합니다.
.이러한 결과는 최근에 발표 된 Science Advances 에 발표 된 집단 측정에 의해 실험적으로 측정 측정을 줄이는 기사에 발표되었다. .
