Is Szilard Engine Really Broken?
Vardhaman College of Engineering（瓦尔达曼工程学院）
本研究针对近期对西拉德引擎运行的质疑，采用范德瓦尔斯表面能原理验证，发现该引擎在特定条件下可借助已确立的活塞正常运行，证实其可行性。
2026-08-06 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Conditional action and quantum versions of Maxwell's demon
我们提出了一种新的方式来看待量子麦克斯韦恶魔问题的条件作用。对系统的“条件作用”是根据先前测量的结果选择的酉时间演化，其可以减少系统的熵。然而，任何有条件的作用都可以通过一个更大系统的（无条件的）幺正时间演化和随后的吕德斯测量来实现，由此整个系统的熵要么增加要么保持不变。我们给出了一些例子来说明和证实我们的建议，包括擦除$N$量子位和Szilard引擎，从而将本方法与Szilard原理和Landauer原理联系起来，这些原理已经被讨论为麦克斯韦恶魔问题的可能解决方案。
2020-09-22 quant-ph
Szilard Engines as Quantum Thermodynamical Systems
我们分析了一个发动机的工作流体由一个单一的量子粒子，并行西拉德的建设一个经典的单粒子发动机。在他使用后者解决麦克斯韦第二定律悖论之后，量子引擎的设计反映了经典的混沌Szilard Map，它操作测量，热能提取和内存重置的热力学循环。聚焦于观察和控制粒子的热力学成本，并在量子和经典极限中比较这些成本，我们详细介绍了量子和经典制度中信息处理引起的热力学耗散的朗道原理背后的热力学权衡。特别是，发现与经典发动机，我们表明，在一个周期的热力学成本的总和服从广义朗道原理，精确平衡从热浴中提取的能量。因此，量子引擎遵守第二定律。然而，量子引擎是通过完全不同的机制来实现的：经典的测量和擦除决定了热力学，而在量子实现中，分区插入的成本是关键。
2022-12-06 cond-mat.stat-mech nlin.CD quant-ph
A quantum Szilard engine without heat from a thermal reservoir
我们研究了一个量子Szilard引擎，它不是由从热库中提取的热量驱动，而是由投影测量驱动。该发动机由系统$\mathcal{S}$、配重$\mathcal{W}$和Maxwell demon $\mathcal{D}$构成，并且经由测量辅助反馈控制提取功。通过对测量和反馈过程施加自然约束，如能量守恒和保持恶魔的记忆完整，我们表明，虽然发动机可以在没有来自热库的热量的情况下工作，但它必须放弃标准Szilard发动机所满足的以下特征中的至少一个：（i）测量的可重复性;（ii）不变的权重熵;或（iii）所有测量结果的积极工作提取。这一结果被证明是一个后果的维格纳荒木柳濑（WAY）定理，它施加限制的可观测量，可以测量下添加剂守恒律。这一观察结果是发展“第二定律”关系的测量辅助反馈控制超越热的第一步。
2017-11-16 quant-ph
Finite-Time Optimization of Quantum Szilard heat engine
Graduate School of China Academy of Engineering Physics（中国工程物理研究院研究生学院）；Department of Physics, Peking University（北京大学物理学院）；Department of Physics, Beijing Normal University（北京师范大学物理学院）；Beijing Computational Science Research Center（北京计算科学研究中心）
本文提出了一种有限时间量子齐拉德热机，利用具有自旋的量子粒子作为工作物质，通过引入麦克斯韦妖探测自旋状态，在有限时间内捕捉粒子的哪边信息，从而提高信息热机的效率。研究发现，量子热机的效率受理想测量度的限制，并且其功率在短时间范围内与测量时间的三次方成正比，在长时间范围内与测量时间的负一次方成正比。
2023-03-26 cond-mat.stat-mech quant-ph
The second law, Maxwell's daemon and work derivable from quantum heat engines
利用一类由双能量本征态系统组成的量子热机，在循环的不同阶段分别经历量子绝热过程和与热浴的能量交换，我们能够阐明热力学第二定律的一些重要方面。量子热机也提供了一种实用的方法，作为西拉德发动机的替代品，在物理上实现麦克斯韦的守护进程。在平均遵守第二定律的同时，它们也能够从热浴中提取比热平衡中可能的更多的功。
2005-08-22 quant-ph
Maxwell Demon from a Quantum Bayesian Networks Perspective
我们提出了一个新的不等式，我们称之为条件老化不等式（CAIN）。CAIN是对热力学第二定律的非平衡状态的轻微概括。本文的目的是研究CAIN的后果。我们使用CAIN来讨论Maxwell Demon过程（即，反馈的热力学过程）。特别是，我们将CAIN应用于四种情况下的Szilard引擎：一个经典的或一个量子系统与一个或两个相关粒子。除了提出这个新的不等式，我们称之为CAIN，本文的另一个新的特点是，我们使用量子贝叶斯网络来分析麦克斯韦恶魔过程。
2012-12-30 quant-ph
Composite Particles and the Szilard Engine
Szilard引擎是最简单的引擎，只由盒子中的一个或多个粒子组成。然后将盒子浸入热浴中，并由墙分隔成两部分。众所周知，在低温极限下，人们可以从基本玻色子中提取比从基本费米子中提取更多的功。在本文中，我们考虑的工作量，可以提取出一个系统的复合粒子-粒子是由两个相互作用的基本费米子的不同物种。我们证明，提取的工作量与复合粒子内的纠缠量密切相关
2013-08-07 quant-ph
Quantum Maxwell's Demon in Thermodynamic Cycles
从量子力学的角度描述了Maxwell 'sDemon（MD）的位置测量、壁的插入和信息擦除，研究了MD在热力学循环中做功的物理机制。热机的例子是一个分子被限制在一个无限深的平方势插入一个可移动的固体壁，而MD被建模为一个两级系统（TLS）的测量和控制的分子的运动。发现具有量子相干性的分子动力学或在比粒子热浴温度低的温度下，将增强系统加上分子动力学所形成的整个工作物质对外做功的能力。这一观察结果表明，MD的作用本质上是驱动整个工作物质偏离平衡，或等效地以有效温差工作。对该模型的深入研究揭示了有限尺寸对Szilard热机热力学极限的影响，这与Szilard热机的一般理论相悖。详细计算了量子SHE的效率，证明了热力学第二定律的正确性。
2010-09-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
Revisiting the quantum Szilard engine with fully quantum considerations
通过考虑插入过程中的能级移动，我们重新审视了量子Szilard引擎（QSZE）与充分的量子考虑。在两种不同的循环策略下，导出了系统在一个循环中从热浴中吸收的热量和系统对环境作的总功的一般表达式。我们发现只有量子信息对吸收的热量有贡献，而经典信息起着反馈控制器的作用，对吸收的热量没有直接的影响。这是第一次证明量子信息和经典信息在从QSZE中的浴中提取热量时的不同效果。此外，当阱宽$L\rightarrow \infty $或浴温度$T\rightarrow \infty $时，QSZE减小到经典的Szilard发动机（CSZE），并且总功满足Sang Wook Kim等人[Phys.Rev.Lett.1999]获得的关系式$W_{\mathtt{tot}}=k_{B}T \mathtt{ln}2$。106，070401（2011）]。
2012-08-30 quant-ph
Maxwell's two-demon engine under pure dephasing noise
热机和量子关联之间的相互作用在量子热力学和量子信息科学中都引起了极大的兴趣。最近，一个量子Szilárd引擎已经提出，表明麦克斯韦恶魔和工作介质之间的量子可操纵性可以有利于工作提取任务。然而，这种类型的量子燃料机器在退相干效应的存在下通常是脆弱的。我们提供了一个例子的纯移相过程中，表明发动机的量子化可以降低。因此，在这项工作中，我们通过引入第二个恶魔来解决这个问题，这个恶魔可以访问控制系统，并使工作介质以量子叠加的方式通过两个退相通道。此外，我们提供了一个量子线路来模拟我们提出的概念，并在IBMQ和IonQ量子计算机上进行测试。
2022-10-04 quant-ph
Information and Entropy in Quantum Theory
我们看看某些思想实验的基础上的“延迟选择”和“量子擦除器”的干涉实验，这是一个互补的信息收集从量子测量和干涉效应。有人认为，这些实验表明，量子理论的玻姆解释是站不住脚的。我们证明，这些实验严重依赖于量子光学器件可以作为测量设备的假设，并表明，在这些实验的背景下，它不能以这种方式被一致地理解。相比之下，我们然后展示了如何在玻姆解释的“主动信息”的概念提供了一个连贯的解释这些实验中所示的现象。然后，我们研究信息和熵之间的关系。连接这两个量的思想实验是西拉德引擎版本的麦克斯韦恶魔，有人认为量子测量在其中起着关键作用。我们提供了第一个完整的描述操作的Szilard引擎作为一个量子系统。这使我们能够证明所建议的量子测量的作用是不正确的，并且进一步地，使用信息论来解决西拉德悖论是不必要的和不充分的。最后，我们表明，如果“主动信息”的概念扩展到涵盖热密度矩阵，那么这个悖论所提出的许多概念问题似乎得到解决。
2004-11-23 quant-ph
Maxwell's Demon
University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）
本文综述了热力学第二定律历史发展中的关键进展，重点讨论了Maxwell之灵（Maxwell's Demon）这一假设性生物所提出的挑战，以及如何通过量子理论中被忽视的特性来确立第二定律的坚实基础。
2026-09-15 physics.data-an physics.hist-ph quant-ph
Deep reinforcement learning for robust quantum optimization
基于人工神经网络的机器学习技术已经成功地应用于解决许多科学问题。机器学习中最有趣的领域之一，强化学习，对于物理学中的优化问题具有天然的适用性。在这项工作中，我们使用深度强化学习和Chopped Random Basis优化来解决基于在量子Szilard引擎中插入偏心屏障的优化问题。我们表明，使用设计的协议的时间依赖性的屏障强度，我们就能实现波函数的相等分裂（在屏障的任一侧找到粒子的概率为1/2），即使对于不对称的Szilard发动机，在测量粒子在哪一侧被发现时也不会丢失信息。绝热的Szilard发动机可以以与传统的Szilard发动机相同的效率操作，其中绝热地插入中央屏障。我们比较了这两种优化方法，并展示了强化学习在构建鲁棒和抗噪声协议方面的优势。
2019-04-09 physics.comp-ph quant-ph
Quantum Heat Engines, the Second Law and Maxwell's Daemon
介绍了一类量子热机，它由最简单的量子力学系统--双能量本征态系统组成，在循环的不同阶段分别经历量子绝热过程和与热浴的能量交换.有了这类热机和在量子水平上对热传递和功的一些解释，我们就能够澄清热力学第二定律的一些重要方面。特别是，热源比散热器热是不够的，但在通过发动机提取任何功之前，在较热的热源和较冷的散热器之间必须有最小的温差。这个最小温差的大小取决于所涉及的量子引擎的能隙。我们的新量子热机也提供了一种实用的方法，作为Szilard发动机的替代品，在物理上实现麦克斯韦的守护进程。受拉比振荡的启发和激励，我们进一步引入了一些修改的量子热机与单模腔，以，同时尊重第二定律，提取更多的工作，从热浴比否则可能在热平衡。上述结果也可推广到无限多个能级的量子热机，包括一维简谐振子和一维无限方阱。
2005-08-22 quant-ph
Maxwell's Demon Is Foiled by the Entropy Cost of Measurement, Not Erasure
本文论证拯救热力学第二定律的是测量的熵成本而非信息擦除，指出量子不确定性原理是根本原因，并给出 Szilard 引擎中分子定位的熵成本与 Landauer 原理一致。
2025-07-21 physics.comp-ph physics.hist-ph quant-ph
Leveraging Machine Learning to Gain Insights on Quantum Thermodynamic Entropy
Techno Labs（Techno实验室）
该研究以单粒子量子热机为对象，结合机器学习分析其热力学成本与机制，对比量子和经典极限，揭示兰道尔原理的热力学权衡，模拟验证其符合热力学第二定律。
2026-08-06 cond-mat.stat-mech cs.CL cs.LG
Spin Quantum Heat Engine Quantified by Quantum Steering
随着人们对量子信息科学的兴趣日益浓厚，通过探索微观量子系统将热机扩展到量子领域在过去十年中引起了人们的极大兴趣。虽然工作介质的量子系统中的量子相干性已被研究发挥了重要作用，但对量子热机内在的量子优势的完整理解仍然是难以捉摸的。我们的实验表明，工作介质和热浴之间的量子相关性是量子Szilard引擎的量子优势的关键，其中工作介质中的量子相干性自然被排除在外。通过量子操纵来量化非经典关联，我们揭示了当恶魔能够真正操纵工作介质时，热机是量子的。在工质上采取不同的取功方式得到的平均功可以用来验证真实的量子Szilard引擎。
2022-02-04 quant-ph
Quantum discord and local demons
量子不和谐被提出来作为相关性的“量子性”的度量。至少有三个不同的类discord-like量，其中两个决定了在不同限制条件下西拉德发动机效率的差异。三个不和谐的措施同时消失。我们介绍了一种简单的方法来测试为零discord，它与Cerf-Adami条件熵，并表明，有不和谐和本地disitnguishability之间没有关系。
2010-06-09 quant-ph
Information driven current in a quantum Maxwell demon
我们描述了一个服从哈密顿动力学的量子麦克斯韦妖的极小模型。对模型进行了精确求解，并分析了其稳态行为。我们发现，写入信息的量子存储器诱导概率电流通过恶魔，这是经典麦克斯韦恶魔的行动的量子模拟。我们的模型为研究量子信息处理的热力学提供了一个简单的教学范例。
2013-12-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
A friendly guide to exorcising Maxwell's demon
本文以教程形式全面概述了麦克斯韦妖的诞生、影响及其被驱除的历史，探讨了其在热力学、信息论与量子力学等跨学科领域的持久启发意义。
2025-08-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Maxwell's demon in the quantum-Zeno regime and beyond
麦克斯韦妖的长期范式直到今天仍然是一个经常被研究的问题，它仍然为基本物理问题提供了有趣的见解。考虑一个单电子晶体管，我们实现了麦克斯韦妖的分段常数反馈协议，我们调查的麦克斯韦妖的量子意义。为此，我们利用一个动态粗粒化的方法，它提供了一个方便和准确的描述系统动态，即使是高测量速率。在这样做的过程中，我们能够调查麦克斯韦恶魔在量子芝诺政权导致运输封锁。我们认为，有一个测量速率提供最佳性能。此外，我们发现，除了建立一个化学梯度，也可以有一个制度，在考虑中的系统提供能量的恶魔由于量子测量。
2017-10-17 cond-mat.stat-mech quant-ph
Necessity of Feedback Control for the Quantum Maxwell Demon in a Finite-Time Steady Feedback Cycle
我们重新审视量子麦克斯韦妖在热力学反馈循环中的稳态制度。我们得到了一个广义版本的克劳修斯不等式的有限时间稳定的反馈循环与一个单一的热浴。它被证明是比以前已知的更紧，并允许我们澄清，反馈控制是必要的，违反标准的克劳修斯不等式。
2022-09-06 cond-mat.stat-mech quant-ph
The remote Maxwell demon as energy down-converter
它表明，麦克斯韦的恶魔可以被用来允许一台机器提取能量从热浴通过使用的信息，是由恶魔在一个远程位置处理。本文提出的模型有效地用信息传输代替了能量传输。为此，我们使用了一个反馈协议，使净增益刺激发射在选定的波动周围热平衡。我们估计了下转换率和从热浴中提取能量的效率。
2014-08-17 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Maxwell's Demon Assisted by Non-Markovian Effects
麦克斯韦的恶魔是信息控制的典型例子，这是设计量子器件所必需的。在热力学中，恶魔是一种智能生物，它利用信息的熵性质来对水库之间的激发进行分类，从而降低总熵。到目前为止，麦克斯韦恶魔的实现主要限于马尔可夫浴。在我们的工作中，我们研究了在何种程度上这样的恶魔可以通过使用超导电路平台的非马尔可夫效应的帮助。设置是两个浴连接由恶魔控制的quutrit接口，允许传输的激发只有当两个浴的整体熵降低。最大的熵减少是在非马尔可夫状态下实现的，重要的是，由于非马尔可夫效应，恶魔的性能可以通过适当的时机来优化。我们的结果表明，非马尔可夫效应可以用来提高量子麦克斯韦恶魔的信息传输速率。
2022-05-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Consensus Dynamics by Entangling Maxwell Demon
我们引入了一个Maxwell妖，它可以产生多体纠缠，对抗比特翻转噪声，这使我们能够获得量子优势。采用用于观点动力学接近共识的投票者模型的协议，恶魔随机选择一个量子比特对，并进行量子反馈控制，连续重复。我们推导出的熵减少和工作提取率的恶魔的操作，这是由恶魔获得的量子经典互信息和反馈控制的绝对不可逆性之间的竞争的上限。我们发现的上界对应于一类麦克斯韦恶魔下的热力学第二定律的重新制定，产生多体纠缠的工作物质。
2021-10-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Jarzynski Equality with Maxwell's Demon
本文提出了一个新的热力学等式和几个关于含麦克斯韦妖等温过程功与信息关系的不等式。我们的方法是基于制定一个la Jarzynski的热力学引擎和量子信息理论表征的恶魔。每个不等式的下限，这是由恶魔的信息增益和恶魔的测量精度表示，给出了最小的工作，可以在一个单一的热浴在等温过程中进行。这些结果是独立的恶魔的状态，无论是在热力学平衡或不。
2007-04-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Maxwell's Demon Based on a Single Qubit
我们提出并分析了基于单个量子比特的麦克斯韦妖，避免了能级交叉。它的操作周期包括绝热驱动到最小能量分离点，测量量子比特状态和条件反馈。我们表明，从浴中提取的热量在温度$T$可以理想地接近Landauer极限的$k_BT\ln 2$每个周期，即使在量子制度。实际的demon效率受到Landau-Zener跃迁和与浴耦合的相互作用的限制。我们认为，使用一个标准的超导量子比特的恶魔的实验演示是完全可行的。
2015-11-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
Photonic Maxwell's demon
我们报告一个实验实现麦克斯韦的恶魔在光子设置。我们表明，在单光子水平的测量，然后通过前馈操作允许提取的工作从强烈的热光到一个电路。实验的解释刺激推导出一个新的平等有关的工作提取测量获得的信息。我们推导出一个界限使用这个关系，并表明它是与实验结果一致。我们的工作提出了光子系统作为一个平台，在热力学信息相关的实验。
2015-10-07 cond-mat.stat-mech quant-ph
Maxwell's demon for quantum transport
Xihua University（西华大学）；The University of Tokyo（东京大学）；RIKEN Center for Emergent Matter Science（理化学研究所 新兴物质科学中心）
本文提出了一种利用量子起伏实现单向粒子传输的量子信息引擎，并分析了其在功率与效率之间的权衡关系及测量误差的影响。
2026-02-23 cond-mat.stat-mech quant-ph
How an autonomous quantum Maxwell demon can harness correlated information
我们研究了一个自治的量子系统，它表现出制冷下的信息工作权衡像麦克斯韦恶魔。当一个“恶魔”量子位与两个不同温度的热源接触时，系统会与记忆量子位顺序地相互作用。利用强次可加性的冯诺伊曼熵，我们得到了一个整体的克劳修斯不等式，显示热力学优势，从访问相关信息。它表明，在矩阵产品密度算子形式主义，我们的恶魔可以同时实现制冷对热梯度和擦除信息从它的记忆，这是不可能的，没有相关性。这种现象甚至可以通过量子相干性的存在而增强。
2016-01-06 cond-mat.stat-mech quant-ph
Maxwell's demons in multipartite quantum correlated systems
研究了多体量子关联系统中麦克斯韦妖对热力学功的提取。我们首先采用标准模型的麦克斯韦恶魔作为图灵机，无论是在经典或量子设置取决于它的能力，实现经典或量子条件动力学，分别。然后，对n部系统（A_1，A_2，.，A_n），我们引入了一个协议的工作提取，限制量子恶魔的优势，通过在系统中存在的多体量子相关的数量，作为衡量的热版本的全球量子不和谐。对任意n-部量子比特纯态进行Schmidt分解，证明了热全局量子不协精确量化了量子优势.此外，我们还考虑了通过混合多体态的工作提取，其中可以得到紧上界的例子。
2014-12-09 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum process inference for a single qubit Maxwell's demon
虽然量子测量理论是围绕密度矩阵和可观测量建立的，但热力学热力学定律是基于热机和制冷机中使用的过程。量子热力学的研究融合了这两种不同的范式。在这篇文章中，我们强调使用量子过程矩阵作为一种统一的语言来描述量子制度中的热力学过程。我们的实验表明，这在量子麦克斯韦恶魔的背景下，其中两个主要的量通常进行调查;平均工作提取$\langle W \rangle$和功效$γ$，它的措施如何有效地反馈操作使用所获得的信息。利用量子过程矩阵的工具，我们开发了这两个量的最佳反馈协议，并在超导电路QED装置中进行了实验研究。
2021-06-17 cond-mat.stat-mech quant-ph
Implementation of a Quantum Engine Fuelled by Information
在这里，我们展示了由信息驱动的量子引擎的完整循环的实现。该引擎是Szilard引擎的量子版本，其中信息用于从环境中提取热量并将其完全转换为功。在我们的实验中，这项工作是用来使一个重量，最初在基态，达到其激发态。在循环的每个步骤之后，我们测量发动机的每个部件的能量和状态，并将它们与理论预测进行比较，以表明循环以高精度实现。我们还进行了实验，以表明发动机在热量提取后与环境隔离良好，并且我们测量了重量的熵，以显示热量完全转化为功。因此，我们成功地证明了信息可以用作单水库发动机的燃料。
2020-06-17 cond-mat.stat-mech quant-ph
Autonomous dissipative Maxwell's demon in a diamond spin qutrit
工程动力学地图相结合的相干和耗散变换的量子态与量子测量，已经证明了一些技术应用，并有望成为一个重要的工具，在量子热力学过程。在这里，我们利用NV中心的有效开自旋quutrit动力学的控制，实验上实现了一个自主反馈过程（麦克斯韦妖）与可调耗散强度。反馈是由随机测量事件，条件下的quutrit随后的耗散演化。自治麦克斯韦恶魔的功效是量化的实验特征的波动的能量交换系统与环境的广义佐川上田崎关系耗散动力学。这为实现一类新的麦克斯韦恶魔开辟了道路，这可能对量子传感和量子热力学设备有用。
2022-04-11 cond-mat.stat-mech physics.atom-ph quant-ph
Quantum Discord and Maxwell's Demons
量子不和谐被提出作为相关性的“量子性”的信息论度量。我表明，不和谐决定了量子和经典麦克斯韦恶魔的效率之间的差异，从相关的量子系统的集合中提取工作。
2002-02-21 quant-ph
Information gain and loss for a quantum Maxwell's demon
我们利用连续弱测量的驱动超导量子比特的实验研究量子麦克斯韦恶魔的信息动力学。我们展示了如何使用量子相干反馈将可以跟踪量子比特的单量子轨迹的恶魔获得的信息转换为工作。我们通过利用沿单轨道获得的信息来验证具有反馈的量子涨落定理的有效性。我们证明，特别是，量子反作用可以导致信息的损失，在不完美的测量。此外，我们通过改变量子比特的初始纯度来探测信息增益和损失之间的过渡。
2018-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Observing a quantum Maxwell demon at work
与热力学热力学定律明显矛盾的是，麦克斯韦恶魔能够利用其微观状态的信息，从与热浴接触的系统中周期性地提取功。要解决这个悖论，就必须认识到信息和热力学之间存在着密切的关系。在这里，我们实现了一个麦克斯韦恶魔实验，跟踪在经典和量子制度的每个组成部分的状态。该魔鬼是一个微波腔，它编码关于超导量子比特的量子信息，并通过受激发射为传播的微波脉冲供电，将信息转换为功。由于超导电路的高水平控制，我们直接测量提取的功并量化恶魔记忆中剩余的熵。这个实验为热力学与量子信息的相互作用提供了一个启发性的例证。
2017-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
A quantum-mechanical Maxwell's demon
麦克斯韦恶魔是一种获取信息并将其用于热力学优势的设备，这显然（但不是实际）与热力学第二定律相矛盾。量子力学版本的麦克斯韦恶魔展示了经典版本所没有的特征：特别是，一个获取量子系统信息的设备在这个过程中会干扰它。此外，由量子测量产生的信息充当热力学低效率的额外来源。本文研究了量子力学麦克斯韦恶魔的性质，并提出了这种设备的实验实现模型。
1996-12-12 quant-ph
Probing the power of an electronic Maxwell Demon
我们建议，一个单电子晶体管连续监测的量子点接触时，闭环反馈操作施加作为时间依赖性修改的隧道速率跨越其结可以作为一个麦克斯韦恶魔。即使在没有施加偏置电压或热梯度时，该器件也可以在单电子晶体管两端感生电流。对于不同的反馈方案，我们推导出有效的主方程，并比较了感应反馈电流及其波动以及产生的功率。只要可以在不改变晶体管级别的情况下修改隧道速率，就可以用当前技术实现该器件。
2011-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Power of an optical Maxwell's demon in the presence of photon-number correlations
我们研究了相关性如何影响最近光学实验中演示的麦克斯韦恶魔模拟器的性能[Vidrighin等人，物理修订版信函116，050401（2016）]。恶魔的力量被发现是增强或阻碍，这取决于相关性的性质，与热恶魔所面临的情况非常相似。
2017-02-27 quant-ph
Experimental rectification of entropy production by a Maxwell's Demon in a quantum system
麦克斯韦的恶魔探索信息在物理过程中的作用。利用微观自由度的信息，这种“智能观察者”能够补偿熵的产生（或提取功），显然挑战了热力学第二定律。从现代的观点来看，它被视为一种反馈控制机制，并且热力学的极限被重新铸造，包括信息到能量的转换。我们推导出一个权衡关系的信息理论量授权设计一个有效的麦克斯韦恶魔在量子系统。这个恶魔在实验上被实现为一个自旋1/2量子存储器，它可以获取信息，并通过自然的相互作用来控制另一个自旋1/2系统的动力学。噪声和缺陷，在这个协议进行了调查，其有效性的评估。这一认识提供了实验证据，证明非平衡动力学的不可逆性可以通过评估微观信息和在量子尺度上应用前馈策略来减轻。
2017-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
On the lack of relation between physics and "Quantum discord and Maxwell's demons"
信息理论的论点在最近出版的“量子不和谐和麦克斯韦的恶魔”进行了讨论，并发现不解决麦克斯韦指定的问题。两个相互关联的和明确的驱魔的恶魔，一个纯粹的热力学，和其他量子热力学简要讨论。在这两次驱魔中，恶魔都无法完成他的任务，既不是因为信息论工具的限制，也不是因为他的智商。这些限制是由于他被要求执行他的恶魔行为的系统的物理状态。
2007-06-13 quant-ph
Velocity-dependent optical forces and Maxwell's demon
置于聚焦激光束中的原子将由于相互作用能量的梯度而经历偶极力，这类似于众所周知的光镊效应。由于多普勒效应，这种力将取决于原子的速度，这可能被用来实现麦克斯韦恶魔。光子散射和其他形式的耗散可以忽略不计，这似乎与量子信息证明麦克斯韦恶魔必须耗散最小量的能量相矛盾。我们表明，速度依赖性的偶极力被抵消的另一个力是相关的激光束的相位的梯度。因此，麦克斯韦恶魔不能以这种方式实现。
2018-09-17 quant-ph
Realization of quantum Maxwell's demon with solid-state spins
关于麦克斯韦恶魔的长达一个世纪的悖论的解决揭示了信息论和热力学之间的深刻联系。虽然最初是作为一个思想实验引入的，但麦克斯韦的恶魔现在可以在几个物理系统中实现，从而对信息-热力学关系进行有趣的测试。在这里，我们报告的实验实现的量子版本的麦克斯韦恶魔使用固态自旋的信息获取和反馈操作的恶魔是通过有条件的量子门。这种实现方式的一个独特之处在于，恶魔可以从量子叠加态或与辅助观察者的纠缠态开始。通过量子态层析，我们测量了系统、Demon和Anchilla的熵，并讨论了相干和纠缠对结果的影响。量子实现麦克斯韦的恶魔增加了更多的可控性，这个自相矛盾的热机器，并可能会发现在量子热力学涉及微观系统的应用。
2017-11-28 quant-ph
Quantum Discord and Maxwell's Demons
量子不和谐被提出作为相关性的“量子性”的信息论度量。我表明，不和谐决定了量子和经典麦克斯韦恶魔的效率之间的差异-也就是说，实体，可以或不能测量非局部观测或进行条件量子操作-在提取相关的量子系统的集合工作。
2003-01-23 quant-ph
Extended quantum Maxwell demon acting over macroscopic distances
量子麦克斯韦恶魔是一种可以通过提供纯度来降低量子系统熵的设备。这种量子恶魔的功能植根于交换混合态和纯态的量子力学SWAP操作。我们描述了一个量子麦克斯韦恶魔的设置和性能，从远处净化能量孤立系。我们基于cQED的设计涉及两个transmon量子位，其中混合态目标量子位由通过非谐振传输线连接的纯态demon量子位纯化;这种配置自然会产生iSWAP门。虽然不如一个完整的SWAP门强大，我们表明，假设当今的性能特征的cQED实现，这样一个扩展的量子麦克斯韦恶魔可以净化的目标量子位在宏观距离上的数量级米，并容忍升高的温度的顺序几开尔文的传输线。
2018-11-13 quant-ph
Maxwell's demon in superconducting circuits
本文概述了基于超导电路的量子力学麦克斯韦恶魔的第一个实验实现。这些实验的主要结果被召回，并放入上下文。我们强调超导电路研究量子热力学的多功能性。
2019-04-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fermionic reaction coordinates and their application to an autonomous Maxwell demon in the strong coupling regime
我们建立了一个理论方法，它超越了弱耦合和马尔可夫近似，同时保持直观，使用量子主方程在一个更大的希尔伯特空间。该方法适用于所有杂质哈密顿隧道耦合到一个（或多个）浴的自由费米子。该方法的准确性原则上不受系统浴耦合强度的限制，而是受光谱密度的形状的限制，并且特别适合于研究远离宽带极限的情况。与玻色子的情况类似，我们称之为费米子反应坐标映射。作为一个应用，我们考虑一个热电器件由两个库仑耦合量子点。我们特别注意的制度，这个设备作为一个自主的麦克斯韦恶魔铲电子对电压偏置感谢信息。与以前的研究相反，我们不依赖于马尔可夫弱耦合描述。我们的数值结果表明，在强耦合和非马尔可夫制度，麦克斯韦恶魔往往是注定要消失，除了在一个狭窄的参数范围内的小功率输出。
2018-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Extracting work from quantum measurement in Maxwell demon engines
经典引擎和量子引擎的本质都是从随机能源（例如热浴）中提取有用的能量（功）。在麦克斯韦的恶魔引擎中，功的提取是由基于恶魔执行的测量的反馈控制来辅助的，恶魔的存储器以一些非零的能量成本被擦除。在这里，我们提出了一种新型的量子麦克斯韦的恶魔引擎，工作直接从测量通道中提取，这样就不需要热浴。我们表明，在芝诺制度的频繁测量，内存擦除成本最终消失。我们的研究结果提供了一个新的范式来分析量子世界中的量子热机和功提取。
2017-05-23 quant-ph
Nonlinear bosonic Maxwell's demon
麦克斯韦的恶魔原理通过测量系统中的波动来提取有价值的资源，这已经激发了现代量子物理学。与经典物理相反，与探针的自由耦合及其自由测量从根本上塑造了系统状态。这成为麦克斯韦恶魔效应的一个新维度，因为除了获得的信息之外，系统上的反作用可以被利用，并且对于进一步的应用至关重要。我们研究量子玻色子麦克斯韦妖耦合到一个两能级系统来解决这个问题直截了当。能量守恒的Jaynes-Cummings相互作用对能量量子的确定性多次消减导致了一个非平衡态。虽然仍然是超泊松，但它可以比任何热态更好地共振激发另一个二能级系统。为了进一步减少超泊松统计接近泊松的麦克斯韦恶魔操作，并增加激发速率，我们建议随后使用仍然积极保守的多声子减法进行一个可用的非线性Jaynes-Cummings相互作用。两个确定性减法的最佳组合导致接近泊松分布的统计，否则产生的散粒噪声有限的来源作为一个理想的激光器，需要极端的玻色子非线性饱和。
2023-03-02 quant-ph
The Physics of Maxwell's demon and information
麦克斯韦恶魔诞生于1867年，至今仍在现代物理学中蓬勃发展。他在阐明两个理论之间的联系方面发挥了重要作用：热力学和信息。在这里，我们介绍了恶魔的历史和热力学第二定律的各种有趣的后果，主要是在量子力学，但也在引力理论。我们还强调了一些最近的工作，探讨信息的作用，照亮麦克斯韦的恶魔，在舞台上的量子信息理论。
2008-08-05 physics.hist-ph quant-ph
Enhanced Photonic Maxwell's Demon with Correlated Baths
麦克斯韦恶魔是量子信息处理和热力学之间相互关系的核心。在这个思想实验中，一个恶魔通过在单粒子水平上获取信息并应用经典的前馈操作，在最初处于平衡状态的两个热浴之间产生温度梯度，从而允许提取功。在这里，我们实现了一个光子版本的麦克斯韦恶魔与主动前馈在基于光纤的系统中使用超快光开关。我们的实验表明，如果两个热浴之间存在相关性，恶魔可以产生一个数量级以上的温差比没有相关性，因此提取更多的工作。我们的工作展示了光子实验的巨大潜力-它提供了对系统的独特控制程度-以访问量子热力学的新制度。
2022-09-14 quant-ph
Maxwell Demon and Einstein-Podolsky-Rosen Steering
本文提出麦克斯韦妖辅助的EPR导引及其量子电路模型，揭示了通过做功模拟量子非定域性关联的新漏洞，并定量描述了妖做功的能量耗散与非定域性关联的关系。
2024-04-24 quant-ph
