2019-07-10 06:08:02
描述开放量子系统中的时间之箭

即使在开放量子系统的奇怪世界中,时间的箭头也在大多数情况下稳步前进。在圣路易斯华盛顿大学进行的新实验比较了称为量子比特的超导电路的正向和反向轨迹,并发现它们遵循热力学第二定律。该研究发表在7月9日的“物理评论快报”上。

“当你看一个量子系统时,测量的行为通常会改变它的行为方式,”艺术与科学物理学副教授Kater Murch说。 “想象一下,在一个小粒子上发光。光子最终将它推到一边,并且只有测量过程才有动态。

“我们想知道这些动态是否与时间的箭头有关 - 随着时间的推移,熵往往会增加。”

在一则相关的视频中,Murch问道:“量子电影向后播放时看起来很有趣吗?”他和他的团队,包括物理学研究生,论文第一作者Patrick Harrington,将这个问题带到实验室 - 他们的工作是新的量子传感器中心的一部分。

“我们研究了测量过程中量子系统运动的微观电影,并询问电影在向前或向后播放时是否更有可能;这种比较可用于确定熵是否增加,”Murch说。 “我们发现,即使在微观尺度上,第二定律似乎也成立:熵通常会增加。

“这种增加的发生是因为我们看着它 - 让电影看起来像创造了时间之箭的过程,”他说。

Murch的研究小组专注于理解和控制开放量子系统。虽然日常物体遵守经典力学定律,但光或物质的单个粒子遵循量子物理定律。但是这些粒子不容易被隔离,一旦它们与外界相互作用,它们就会失去它们的量子特性。

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