发掘量子噪声的价值

作者: 王垡

来源: 中国物理学会期刊网

发布日期: 2018-11-15 09:51:00

本文探讨了量子噪声的潜在价值及其在量子力学和热力学中的应用,提出了量子噪声可能作为能做功的资源,并介绍了相关研究方向。

量子体系的噪声是否可以用来做功?Philip Ball 观察了这种试图“将缺陷变成性能”的新的研究方向,这些研究工作有可能将量子力学和热力学在更基本的层次上联系起来。

噪声的“名声”不太好,但是物理学家早已经可以和噪声和平相处。通常噪声只是被看作轻微影响实验的、来自底层的、不可预测的东西,而且不可能真正被你了解,就像车轮上随机沾上的砾石。但是量子力学会产生另外一种噪声。它不仅是你现在所无法预知的,而且是你从原则上就无法预知的,因为量子理论的核心就包含了随机性。

自从二十世纪二十年代量子力学具有随机性的本质被量子力学的先驱们提出,这就是一个有争议的话题。最著名的故事是,爱因斯坦(Einstein)甚至于说“上帝不会扔骰子”来决定测量的结果。量子噪声直到今天都在吸引着研究者们,因为它看起来包含了理解这个令人困惑的量子理论究竟是什么的线索。

但是有些研究者认为量子噪声还有更高的价值。他们认为量子噪声也许可以作为能做功的资源——如果我们学会如何利用这种资源。这不仅建议了一些有趣的制造新型奇异微观热机的现实机会,而且提供了对于多种物理理论间深层联系的诱人一瞥:这包括量子与经典世界之间、信息与功之间、量子理论和热力学的统计定律之间的联系。

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