快讯|《Nature》量子麦克斯韦妖的创建和模拟

近日宾夕法尼亚州立大学的科学家建立了Maxwell’s demon的量子版本。发表在著名《自然》杂志上。

该工作建立在：1872年，麦克斯韦提出了他着名的“demon”思想实验。通过辨别气体中的哪些颗粒是热的，哪些是冷的，然后执行一系列可逆动作，麦克斯韦的妖可以将粒子重新排列成明显的低熵状态。这明显违反了热力学第二定律。通过二十世纪的理论工作得到了解决：熵在收集信息时，宇宙的数量往往会增加，并且存在与之相关的不可避免的熵增加demon的记忆。

思想实验的吸引力已经导致许多真实的实验都像demon一样难缠。但是，过去实验没有中间信息存储，只屈服了系统熵变化很小或涉及四个系统或更少的颗粒8-10。在这里，我们提出了一个捕获的实验麦克斯韦思想实验的全部精髓。我们从一开始随机半填充三维光学晶格约60原子。我们使原子足够冷却振动，使得原子初始熵是主要的热信息。然后确定，哪里原子是我们执行一系列可逆操作来创建完全填充的亚晶格，这是一种明显的低熵状态。我们的排序过程将系统的总熵降低了大约2.44倍。从量子计算机的观点来看：这种高度填充的超冷链阵列可用作起始点中性原子。

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