Kvantemanipulationskraft til behandling af kvanteoplysninger får et løft

Traditionelt set varmemotorer producerer varme fra udvekslingen mellem bade med høj temperatur og lav temperatur. Nu, forestil dig en varmemotor, der fungerer i kvante skala, og et system, der består af et atom, der interagerer med lys (fotoner), der er begrænset i et reflekterende hulrum med subatomære dimensioner. Denne opsætning kan enten være ved en høj eller lav temperatur, efterligne de to bade, der findes i konventionelle varmemotorer. Kontrol af parametrene, der påvirker, hvordan sådanne kvantemodelmotormodeller fungerer, kan dramatisk øge vores magt til at manipulere kvantetilstandene i det koblede atom-hulrum, og fremskynde vores evne til at behandle kvanteinformation. For at dette kan fungere, vi er nødt til at finde nye måder at forbedre effektiviteten af ​​kvantevarmemotorer på.

I en undersøgelse offentliggjort i EPJ D. , Kai-Wei Sun og kolleger fra Beihang University, Beijing, Kina, vise metoder til styring af udgangseffekten og effektiviteten af ​​en kvantemotormotor baseret på to-atomers hulrum. I den velkendte varmemotormodel i makroskopisk skala, kaldet Carnot varmemotor, effektiviteten stiger som funktion af forholdet mellem temperaturerne i lav- og højtemperaturbade. Til sammenligning, effektiviteten af ​​kvantemotormotorer med to niveauer er relateret til niveauet for kvanteindvikling i disse to tilstande, som enten er ved en lav eller en høj temperatur, og vise den samme sandsynlighed for at blive besat.

Forfatterne fandt ud af, at deres varmemotormodel kun giver høj effektivitet og udgangseffekt, når antallet af involverede fotoner er lille; derfor, dens effektivitet og effekt reduceres hurtigt, når antallet af fotoner stiger. Dette indebærer behovet for at reducere antallet af fotoner for at forbedre disse motorers effektivitet, så vi kan øge kvantemanipulationskraften og realisere kvanteinformationsbehandling baseret på atom-hulrumssystemer.