Thermodynamics in Single-Electron Circuits and Superconducting Qubits
本文综述量子纳米结构热现象、测温制冷及单电子电路中的麦克斯韦妖实验，并展望超导电路量子热力学的首批进展。
2018-12-15 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
Autonomous Maxwell's demon in a cavity QED system
我们提出了一个自治的麦克斯韦恶魔计划。首先从封闭系统中的信息交换角度进行了理论分析，然后用单个里德伯原子和高质量微波谐振腔进行了实验研究。原子模拟了一个与腔相互作用的量子比特，以及一个携带量子比特状态信息的恶魔。当冷量子比特穿过热腔时，恶魔阻止了腔模的能量吸收，这显然违反了热力学第二定律。考虑到demon和量子比特腔系统之间的互信息的变化，我们建立并测量了第二定律的广义表达式。最后，考虑到封闭的量子比特-腔-妖系统，我们建立并测量了广义第二定律可以重铸为熵守恒定律，正如期望的幺正演化。
2020-07-03 quant-ph
The Jaynes Cummings model as an autonomous Maxwell demon
本文研究了 Jaynes-Cummings 模型作为自主 Maxwell 魔鬼的热力学行为，展示了腔体如何通过互信息转化为冷却功率来自主测量和净化量子比特。
2025-10-31 quant-ph
Maxwell-Schrödinger Modeling of Superconducting Qubits Coupled to Transmission Line Networks
针对超导量子比特微波脉冲设计模型未考虑自洽相互作用的问题，提出半经典Maxwell-Schrödinger及时域有限元离散方法，经transmon和fluxonium量子比特系统验证有效，效率高于全量子方法且适配传输线改动，可助力探索更优控制测量协议。
2023-05-01 quant-ph
Beating the thermal limit of qubit initialization with a Bayesian Maxwell's demon
容错量子计算需要在明确定义的基准状态下初始化量子寄存器。在固态系统中，这通常是通过对冷储层的热化来实现的，使得初始化保真度基本上受到温度的限制。在这里，我们提出了一种方法来制备一个基准量子态的置信度超过热极限。它基于通过负结果测量对量子位的实时监测-相当于“麦克斯韦恶魔”，仅在最低能量状态下出现量子位时才触发实验。我们实验应用它来初始化硅中的电子自旋量子比特，实现了98.9（4）%的基态初始化保真度，对应于20 $\times$减少初始化错误相比，未监测的系统。接近99.9%的保真度可以通过实际改进放大器链的带宽或通过减慢来自储存器的电子隧穿速率来实现。我们使用一个核自旋辅助，在量子非破坏模式下测量，以证明电子初始化保真度的价值远远超过电子读出的固有保真度。然而，该方法本身不需要辅助工具来执行，从而节省了对额外资源的需求。初始化保真度的定量分析表明，一个简单的图片自旋相关的电子隧穿不正确描述的数据。我们的数字“麦克斯韦恶魔”可以应用于广泛的量子系统，对控制和检测硬件的要求最低。
2022-11-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Preparation of quantum correlations assisted by a steering Maxwell demon
麦克斯韦恶魔可以通过测量其环境来减少量子系统的熵。无信号定理防止恶魔影响系统的平均状态。我们研究了从一个系统量子比特和一个辅助量子比特的量子关联的准备，由一个恶魔从其环境的测量中获得系统量子比特的信息。通过选择不同的测量值，Demon可以影响系统的后测态，从而在热力学框架下建立了量子操纵与其他关联之间的关系。我们提出了最佳的协议，创造互信息，纠缠和贝尔非局域性。这些最大的相关性被发现与最大混合边缘的系统-环境状态的可控边界。我们还提出了准备的相关性，利用经典的环境系统的相关性，这可以被视为引导型不等式绑定的相关性与经典恶魔的帮助。
2022-07-18 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
Autonomous optomechanical Maxwell Demon engine
Naturwissenschaftlich–Technische Fakultät, Universität Siegen（锡根大学自然科学技术学院）
该研究提出一种自主光力麦克斯韦妖引擎模型，以阻尼机械振子为指针替代外部测量控制，通过霍尔斯坦型哈密顿量实现热量到量子电池粒子数反转的转化，推导相关主方程并确定高效运行参数范围，探讨实验实现条件。
2026-10-15 quant-ph
The Effect of the Pauli Spin Matrices on the Quantum Lattice Algorithm for Maxwell Equations in Inhomogeneous Media
利用Riemann-Silberstein表示，提出了一种求解标量介质中麦克斯韦方程组的量子晶格算法（QLA）.对于x依赖和y依赖的不均匀性，相应的QLA需要8个量子比特/空间晶格位点。这是因为相应的泡利自旋矩阵具有允许两个量子比特的碰撞纠缠的非对角分量。然而，z依赖的不均匀性需要具有16个量子比特/晶格位点的QLA，因为泡利自旋矩阵$σ_z$是对角的。对初始电磁脉冲垂直传播到连接两种不同折射率介质的边界层区域的时间演化进行了QLA模拟。所有三种表示之间有很好的协议，以及非常好的协议，几乎所有的标准平面波边界条件的反射和透射的介质不连续性的结果。在QLA模拟中，在连续但急剧增加的边界层处不施加边界条件。
2020-10-23 physics.plasm-ph 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 Optics in Maxwell's Fish Eye Lens with Single Atoms and Photons
在单光子单原子水平上研究了麦克斯韦二维鱼接目镜的量子光学性质。我们发现，这样的系统有效地介导原子量子比特之间的无限范围偶极-偶极相互作用，这可以用来纠缠多对遥远的量子比特。我们发现，两个原子之间的光子交换率，这是从腔共振失谐，很好地描述了一个模型，其中的光子被聚焦到衍射限制区吸收期间。我们考虑了损耗对系统的影响，并通过偶极-偶极相互作用研究了纠缠操作的保真度。我们推导出我们的结果解析使用微扰理论和Born-Markov近似，然后通过数值模拟证实其有效性。我们还讨论了如何二维麦克斯韦鱼接目镜可以实现实验上使用变换等离子体光学。
2018-05-29 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Measurement-based quantum thermal machines with feedback control
该研究探究由量子测量与反馈驱动的耦合量子比特热机，分析量子麦克斯韦妖和测量辅助制冷机两种构型，验证了耦合第二个量子比特、双比特同时测量及适配测量可分别提升输出功率、净热提取量与制冷功率。
2023-05-02 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
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
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
H-theorem and Maxwell Demon in Quantum Physics
热力学第二定律指出，一个孤立系的时间演化发生在熵不减的情况下。在量子领域，这适用于能量-孤立系，其演化由所谓的单位量子信道描述。在非单位量子信道中演化的系统的熵原则上可以减小。我们制定了一个统一的量子系统的演化标准，使一个简单而严格的方法来寻找和识别的过程伴随着减少熵的能量-孤立系。我们讨论了两个例子来说明我们的发现，量子麦克斯韦恶魔和加热冷却过程中的两个量子比特系统。
2018-04-22 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
Information-to-work conversion by Maxwell's demon in a superconducting circuit-QED system
麦克斯韦恶魔的实验引发了热力学和统计力学基础的研究。Demon测量系统可观测值的波动，并通过反馈控制将信息增益转换为功。最近的发展阐明了信息获取与熵产生之间的关系，推广了热力学第二定律和涨落定理。在这里，我们扩大范围的系统，利用超导电路量子电动力学的技术受到量子涨落。我们实现麦克斯韦妖配备了相干控制和量子非爆破投影测量超导量子比特，在那里我们验证了广义积分涨落定理，并证明了信息到工作的转换。这揭示了超导电路作为研究反馈控制下的量子信息热力学的多功能平台的潜力，这与计算和计量学的量子纠错密切相关。
2017-09-02 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 demon with anti-decoherence
本文利用两个耦合量子比特作为奥托热机工作物质，提出相互测量可增强相干性，从而将负功输出转变为正功，并以麦克斯韦妖图像解释其机制。
2024-04-03 quant-ph
Schrödingerization based Quantum Circuits for Maxwell's Equation with time-dependent source terms
本文基于Schrödingerization和autonomozation技术，显式构建了带时间相关源项和PEC边界条件的Maxwell方程量子线路，并证明其相比经典FDTD格式具有多项式计算加速。
2024-11-17 cs.NA math.NA 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
Entropy Dynamics in the System of Interacting Qubits
经典的热力学第二定律要求一个孤立系以非递减的熵演化。如果能量-孤立系的演化可以用单位量子信道来描述，这在量子力学中也成立。同时，通过非么正通道演化的系统的熵原则上可以减少。在这里，我们在H定理的背景下分析熵的行为。作为示例性现象，我们讨论了麦克斯韦恶魔（MD）操作量子位的行为以及两个量子位系统中的加热和冷却过程。我们进一步讨论了量子系统和库之间的小初始关联如何影响量子系统演化下熵的增加。
2018-04-18 quant-ph
Nonlocal Topological Maxwell Demon Teleporting Ergotropy via Surface-Code Quantum Error Correction
School of Physics, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理学院）；International Centre for Theoretical Physics Asia-Pacific, UCAS（亚太地区理论物理中心，中国科学院大学）
提出一种非局域麦克斯韦妖协议，利用表面码量子纠错在空间分离的量子电池间传输功，仅需局域操作和经典通信，并揭示了热力学临界错误率和基本基础设施成本。
2026-06-24 quant-ph
Trading coherence and entropy by a quantum Maxwell demon
热力学第二定律指出，封闭系统的熵是不减的。在量子世界中讨论第二定律提出了新的挑战，并提供了新的机会，涉及基本的量子信息理论问题和新的量子工程设备。在量子力学中，具有由所谓的单位量子信道描述的演化的系统以非减熵演化。在这里，我们寻求相反的，一个系统描述的非单位，而且，能量守恒的通道，描述了一个系统的熵随时间而减少。我们提出了一个设置，涉及一个介观四铅散射增强的微环境中的自旋的形式，实现了这一目标。在这个非单位的、能量守恒的量子信道中，微环境以自主的方式对系统进行两个非对易操作。我们发现，该过程对应于系统和环境量子态之间的部分交换或互换，如果环境的状态更纯，则系统的熵减小。这个熵减少的过程是自然地表示通过量子麦克斯韦恶魔的行动，我们提出了一个量子热力学引擎与四个量子位，提取工作时，从一个单一的热源提供了一个水库的纯量子位。这种发动机的特殊之处在于它将能量分离成两个循环，一个工作循环和一个熵循环，这是由于非单位量子信道中的能量守恒。
2016-04-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Role of qubit-cavity entanglement for switching dynamics of quantum interfaces in superconductor metamaterials
研究了强驱动场作用于耗散混合量子比特-腔系统的量子效应，这与超导量子超材料中量子门的实现有关。我们证明了强非定常驱动效应具有显著的量子性质，不能用平均场近似来处理。通过比较标准Maxwell-Bloch方程的稳态解和密度矩阵上林德布拉德方程的数值解，证明了这一点。我们表明，平均场方法提供了很好的协议，密度矩阵的解决方案，在不是很强的驱动$f<f^*$，但在$f>f^*$量子比特和光子扇区的波动之间的量子相关性的增长值改变了系统的行为。我们发现，在非绝热开关的驱动机制，这样的量子关联影响量子比特和光子的动力学，即使在弱$f$。
2016-10-24 quant-ph
Quantum Singular Value Transformation for Solving the Time-Dependent Maxwell's Equations
本文提出基于QSVT的量子算法求解含时麦克斯韦方程组，通过块编码与21次多项式近似在9比特电路上实现，模拟验证保真度超99.9%，同时指出硬件实现受限于量子态访问并需发展测量高效算法。
2025-07-17 quant-ph
Quantum simulation of Maxwell's equations via Schrödingersation
本文提出基于 Schrödingersation 的 Maxwell 方程量子算法，结合 Yee、谱方法与迎风格式处理边界和非均匀介质，并支持连续变量模拟量子模拟。
2023-08-16 math.QA 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
Landauer's Principle in a Quantum Szilard Engine Without Maxwell's Demon
量子Szilard发动机是热力学、信息论和量子力学的充分结合。西拉德发动机通常由麦克斯韦恶魔操作，其中朗道原理解决了明显的悖论。在这里，我们提出了一个Szilard发动机设置没有明确的麦克斯韦恶魔。在一个没有魔鬼的Szilard发动机中，不需要获取哪一边的信息，但是擦除和相关的散热仍然隐含地发生在功提取过程的本质上。我们看到，在量子Szilard引擎中插入分区并没有将粒子局限于一侧，相反，它创建了粒子在两侧的叠加态。为了能够从系统中提取功，粒子必须定位在一侧。定位是对粒子进行量子测量的结果，这表明测量过程的重要性，无论是否使用所获取的信息。根据朗道原理，通过量子测量的定位对应于逻辑上不可逆的操作，并且为此，它必须伴随着相应的热耗散。这表明，即使在没有麦克斯韦妖的量子Szilard引擎中，Landauer原理也是有效的。此外，我们充分考虑到量子限制效应，在量子制度彻底分析的Szilard循环，并获得高精度的解析表达式的工作和热交换。我们的研究结果表明，朗道的原则持有的关键作用，以了解热力学的局部化粒子的量子测量，这明确地保存第二定律中的魔鬼引擎，并表明，量子力学的考虑是必不可少的调和热力学和信息论。
2019-08-09 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
Modified Landauer's principle: How much can the Maxwell's demon gain by using general system-environment quantum state?
本文证明在系统与环境初始关联且环境处于非热态的最一般量子操作下，带有修正项的修正Landauer原理依然成立，修正项能减少Maxwell妖擦除记忆所需的功，并推导了有限时间修正界。
2024-10-17 cond-mat.stat-mech quant-ph
Artificially intelligent Maxwell's demon for optimal control of open quantum systems
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；University of Rochester（罗切斯特大学）；Chapman University（查普曼大学）；Microsoft Research AI4Science（微软研究院AI4Science）；Rice University（莱斯大学）；University of Pavia（帕维亚大学）；INFN - Sezione di Pavia（国家核物理研究所帕维亚分所）；Dahlem Center for Complex Quantum Systems（达勒姆复杂量子系统中心）
本文利用强化学习让智能体充当量子麦克斯韦妖，在开放量子比特系统中自动发现最优反馈控制策略，以平衡测量驱动冷却与测量效率，并在不同时间尺度机制下找到了优于直觉策略的新方案。
2024-08-27 cond-mat.mes-hall cs.LG 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 simulation of dissipation for Maxwell equations in dispersive media
针对色散介质中麦克斯韦方程耗散项的量子实现难题，提出两种概率扩张算法，分别基于CPTP量子信道和LCU近似，实现了不同场景下的高效量子模拟并揭示其与NINO量子信道的关联。
2024-05-15 physics.plasm-ph 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
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
Transient and steady-state entanglement mediated by three-dimensional plasmonic waveguides
利用量子主方程方法研究了三维等离子体波导中表面等离子体介导的两量子比特（二能级原子）之间的纠缠。两种类型的波导，纳米线和V形通道切割在一个平坦的金属平面，被认为是。波导的格林函数，严格地描述了耗散量子比特环境，数值计算使用直接时域有限差分（FDTD）麦克斯韦方程组的解决方案。量子长度效应在增强纠缠中起着至关重要的作用，谐振长度等离子体波导可以提供比无限长波导更高的量子比特之间的纠缠。它也表明，耦合槽可以通过更强的量子比特波导耦合，提高纠缠，无限和有限波导的情况下。
2015-05-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Maxwell's Demon, Szilard's Engine and Quantum Measurements
我们提出并分析了一个量子版本的西拉德的“单分子引擎”。特别是，我们在量子环境中恢复了西拉德关于测量的自由能“成本”的结论：每比特信息的$ΔF \geq k_B T\ln2$。
2003-01-15 quant-ph
Multi-Particle Quantum Szilard Engine with Optimal Cycles Assisted by a Maxwell's Demon
本文给出了由一个工作物质和一个麦克斯韦妖组成的多粒子Szilard发动机的全量子描述。恶魔被建模为具有特定量子控制的多能级量子系统，工作物质由服从玻色-爱因斯坦或费米-狄拉克统计的相同粒子组成。在本说明书中，使用通过较低温度的热浴来擦除恶魔的记忆的可逆方案。结果表明：（1）对于单粒子Szilard发动机，可以对Demon的量子控制进行优化，使Demon辅助热力学循环的效率达到卡诺循环的效率;（2）工质的低温行为对粒子的量子统计特性和隔板的插入位置非常敏感。
2011-12-03 cond-mat.stat-mech physics.data-an 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
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
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
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
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
