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
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
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
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
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
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
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 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
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
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
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
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
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
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
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
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's demon across the quantum-to-classical transition
本文提出一种可在量子与经典领域运行的麦克斯韦妖实现，通过连续测量双量子点电荷状态并反馈调节在位能，揭示测量强度变化导致的相干抑制、经典化及芝诺效应。
2024-12-06 cond-mat.mes-hall 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
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
Steering heat engines: a truly quantum Maxwell demon
我们解决的问题，验证量子热机。一个Szilárd引擎是真正的量子，如果它的工作输出不能被描述的本地隐藏状态（LHS）模型，即。e.一个客观的局部统计集合。量子在这种情况下，揭示了一个转向型的不平等，限制了经典的可提取的工作。量子麦克斯韦恶魔可以通过利用工作介质和热环境之间的量子相关性来违反这个不等式。虽然对于经典的西拉德引擎来说，对介质的客观描述总是存在的，但在真正的量子情况下，任何这样的描述都可以通过操纵任务来排除。
2019-11-26 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
Demonstration of Maxwell Demon-assistant Einstein-Podolsky-Rosen Steering via Superconducting Quantum Processor
本研究利用超导量子电路首次实验演示麦克斯韦妖辅助EPR导引，测得导引参数超出经典界限12.6个标准差，验证了非定域性与妖做功的线性关联，揭示EPR导引的麦克斯韦妖漏洞。
2025-09-04 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
Maxwell demon no-go theorem for multichannel scattering
本文针对多通道散射系统提出麦克斯韦妖不可行定理，证明无论哈密顿量多复杂都无法通过单一渐近通道逼近妖行为，并引入参数量化距离，提出在量子光学装置中构建最接近妖行为设备的方法。
2025-03-07 quant-ph
The Jaynes Cummings model as an autonomous Maxwell demon
Université de Lorraine（洛林大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）
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
A resource theory of Maxwell's demons
受量子热力学中信息原动力研究进展的启发，我们提出了麦克斯韦恶魔的运行资源理论。我们发现，资源丰富（{ \em守护进程}）的状态可以被划分成最多9个不可约的子集。集合可以通过类似于纠缠理论的施密特秩的秩来分类。此外，我们发现，存在一个自然的单调性，称为邪恶，它量化的国家的多级资源内容。指出了现代资源理论与热力学资源理论的深刻联系。特别是，九个不可约集被发现的特点是定义明确的温度，然而，是不是单调的邪恶。这个结果，正如我们所证明的，被发现有戏剧性的后果兰道尔的擦除原则。因此，我们的分析解决了围绕麦克斯韦恶魔的身份和其他相关的基本热力学实体的操作意义的长期争论。
2019-06-24 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
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
The Second Law of Thermodynamics and Quantum Feedback Control: Maxwell's Demon with Weak Measurements
最近Sagawa和Ueda [Phys. Rev. Lett. 100，080403（2008）]导出了可以使用反馈控制从量子系统中提取的功的界限。他们留下了一个问题，即控制器所能进行的每一次测量是否都能达到这个界限。我们表明，它可以，这是直接从最近的工作麦克斯韦的恶魔由Alicki等人[开放系统。戴纳姆11，205（2004）]，用于离散和连续反馈控制。我们的分析还表明，裸露的，有效的测量总是做非负功的系统在平衡状态下，但不增加热量。
2009-08-05 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 demon and information channel width of a black hole
利用一个新的广义热力学第二定律，分别分析了黑洞及其吸积盘的信息和熵。我们找到了黑洞的信息通道宽度的界，它由视界温度的变化率和黑洞壳层（靠近视界的吸积盘）的质量决定。
2016-04-17 cs.IT math.IT 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
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
On Quantum Semipermeable Barriers: Investigating Maxwell's Demon Toolbox
我们研究了离散时空中的量子麦克斯韦妖。我们考虑一组在一维链上跳跃的粒子和一个只允许粒子在一个方向上跳跃的半透性屏障。我们的主要结果是制定一个当地单一的动力学描述这个障碍的行动。这样的动力学利用辅助系统$\mathcal{A}$，我们研究如何属性的$\mathcal{A}$影响粒子的行为。么正性的一个直接结果是粒子不能永远被困在势垒的一侧，除非$\mathcal{A}$是无限的。此外，相干叠加和量子关联的影响，一旦粒子进入限制区。最后，我们表明，初始叠加的$\mathcal{A}$允许的障碍，作为一个分束器。
2021-05-25 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
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
Maxwell's lesser demon: a quantum engine driven by pointer measurements
我们讨论了一个自包含的自旋玻色子模型的测量驱动的引擎，其中恶魔产生的工作从热激发的量子自旋通过测量和反馈控制。而不是授予它完全直接访问的自旋状态和Landauer的擦除中风的最佳性能，我们限制这个恶魔的行动指针测量，即随机或连续的询问阻尼机械振荡器，假设宏观上不同的位置取决于自旋状态。该发动机可以同时达到功率和效率基准，并在量子奥托发动机会失效的温度范围内运行。
2020-03-06 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
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
Maxwell's demon and the thermodynamics of computation
在兰道尔和班尼特之后，人们普遍认为测量过程不涉及最小熵成本，但是在将计算机的存储寄存器重置为零时擦除信息需要将热量散发到环境中。这一论点最近在厄曼和诺顿的一篇由两部分组成的文章中受到挑战。我回顾了计算热力学中的一些相关观察，并认为厄曼和诺顿是错误的：原则上没有熵成本获取信息，但信息的破坏确实涉及一个不可约的熵成本。
2002-03-05 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
A many-particle bosonic quantum Maxwell demon
本文在两束全同热光束构成的多粒子光子系统中实验实现量子麦克斯韦妖，利用单光子测量与前馈提升能量提取稳定性，并证明玻色统计可突破经典能量输出极限。
2024-12-04 physics.optics 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
Thermodynamical Detection of Entanglement by Maxwell's Demons
量子关联或纠缠现在被认为是量子信息处理中某些任务不可或缺的物理资源，经典关联态对此没有用处。除了信息处理，还有什么物理过程可以利用纠缠？在这篇文章中，我们证明了纠缠和它在热力学中的有用性之间确实有一个更基本的关系。我们推导出一个不等式，表明我们可以通过纠缠系统比通过经典相关的热浴提取更多的工作。我们还分析了作为一个热机的过程中的工作平衡，与热力学第二定律。
2005-02-04 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
Maxwell's Demon for Emergent Page Curve and Split Property
通过对突现引力的适当定位，我们发现熵机制只在极值面变化时才发生，这与岛屿发展的非引力-浴-耦合机制相似。本文考虑平衡过程中视界外薄壳态的微扰，为了得到这些欧几里德态的演化，需要一个外力为$ F_{ex}\propto T_{H}δA(μ_a)$，正比于视视界面积的变化，视视界可以作为极值面转化为实际的事件视界。我们将这种下降趋势类比为第二定律的趋势，进而探讨了霍金辐射的潜在趋势违反。这个类比让人想起麦克斯韦恶魔的角色，他解释了佩奇曲线在封闭宇宙中出现的机制。它可以调和Raju提出的关于量子引力的分裂问题。
2023-04-03 gr-qc hep-th quant-ph
