量子热力学量子探测器的灵敏度如何量子认

量子物理学正在从实验室转移到日常生活中。尽管量子计算机可以解决经典计算机有些无法解决的问题，但技术上的挑战仍然阻碍着将量子物理学带入现实世界。

芬兰阿尔托大学（AaltoUniversity）和瑞典隆德大学（LundUniversity）的科学家研究团队最近在《自然通讯》上发表的新研究成果，可以为这一探索提供重要工具，该项研究探索量子研究中的开放性问题之一：热及热力学与量子物理学如何共存的基本问题。

量子热力学（quantumthermodynamics）是对两种独立的物理理论：热力学和量子力学，之间关系的交叉研究领域。两种独立的理论涉及光和物质的物理现象。年，爱因斯坦提出热力学和电磁学之间的一致性要求得出结论，光被量子化以获得关系E=hν。几十年来，量子理论通过一套独立的规则而建立起来。当前，量子热力学解决了量子力学中热力学定律的问题。它与量子统计力学的不同之处在于对不平衡的动力学过程的强调。另外，还要求该理论与单个单独的量子系统相关。

芬兰科学院量子热力学研究中心主任、量子热力学专家朱卡-佩科拉（JukkaPekola）教授指出：“这个领域一直被理论所主导，直到现在，重要的实验才开始出现。”他的研究小组已着手创建可以通过实验解决悬而未决的量子热力学纳米器件问题。

量子状态，如控制量子计算机的量子位的量子态一样，它们与周围的环境相互作用，而这些相互作用就是量子热力学所需要面对与处理的。对这些系统进行测量需要检测到能量变化，这种变化以至于异常小，很难从波动背景中识别出来，就象试图仅通过温度计来确定房间中的蜡烛是否可能被吹灭。

另一个挑战的问题是，量子态在测量时会发生变化，这仅仅是因为它们已经被测量过。这类似于将温度计放入其中使水温产生一定温差。该研究团队必须要制造出一个温度探测器，这样的温度探测器能够测量非常小的变化，而同时又不会干扰他们计划测量的任何量子态。

研究人员使用的设备是一种极为特殊的量热仪，用于测量量子系统中的热量。它使用的铜丝带比人的头发薄约倍。研究人员表示，“我们的探测器吸收了量子态的辐射，预计将确定它们具有多少能量，以及它们如何与周围环境相互作用。量热仪的精确度存在理论上的限制，我们的设备现在正在达到该限制。”

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