都柏林圣三一學(xué)院的理論物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)，量子力學(xué)最顯著的特征之一量子糾纏，與熱化之間存在著很深的聯(lián)系，熱化是物體與周圍環(huán)境達(dá)到熱平衡的過程，其研究成果發(fā)表在《物理評論快報》期刊上。

相信很多人都熟悉熱敏化：只要想一想咖啡是如何隨著時間的推移而達(dá)到室溫的；另一方面，量子糾纏則是另一回事。然而，博士生Marlon Brenes和來自圣三一大學(xué)的John Goold教授：

與意大利SISSA的Silvia Pappalardi和Alessandro Silva教授合作完成的研究表明：這兩者是如何密不可分地聯(lián)系在一起的。在解釋這一發(fā)現(xiàn)的重要性時，QuSys團隊負(fù)責(zé)人John Goold教授解釋說：量子糾纏是量子力學(xué)一個違反直覺的特征，它能在某個時間點相互作用的粒子，以一種傳統(tǒng)上不可能實現(xiàn)的方式相互關(guān)聯(lián)。對一個粒子的測量，會影響另一個粒子的測量結(jié)果，即使它們相距數(shù)光年，愛因斯坦稱這種效應(yīng)為“鬼魅般的超距作用”。

事實證明，量子糾纏不僅令人毛骨悚然，而且實際上無處不在，事實上，更令人驚訝的是，我們生活在一個技術(shù)開始利用這一特征來實現(xiàn)在幾年后，被認(rèn)為是不可能實現(xiàn)壯舉的時代。這些量子技術(shù)正在私營部門迅速發(fā)展，谷歌和IBM等公司在競爭中處于領(lǐng)先地位。但是這一切和冷咖啡有什么關(guān)系呢？John Goold教授詳細(xì)解釋說：當(dāng)你準(zhǔn)備一杯咖啡，放一段時間，它會冷卻下來，直到它達(dá)到周圍的溫度，這是熱敏化。

在物理學(xué)中，我們說這個過程是不可逆轉(zhuǎn)的，正如我們所知，曾經(jīng)熱過的咖啡不會冷卻，然后神奇地?zé)崞饋?。不可逆性和熱行為是如何在物理系統(tǒng)中出現(xiàn)的，這是一件讓我作為一名科學(xué)家著迷的事情，因為它適用于小到原子的規(guī)模，適用于咖啡，甚至適用于宇宙本身的演化。在物理學(xué)中，統(tǒng)計力學(xué)是旨在從微觀角度理解這一過程的理論。對于量子系統(tǒng)來說，熱敏化是出了名的棘手，也是目前這項研究的中心焦點。

那么這一切和糾纏有什么關(guān)系呢？

其結(jié)果是什么呢？在統(tǒng)計力學(xué)中，有各種不同的方法，稱為系綜，在這種方法中，你可以描述一個系統(tǒng)是如何熱化的，當(dāng)有一個大的系統(tǒng)（大約在10^23個原子的尺度上）時，所有這些方法都被認(rèn)為是等價的。然而研究表明的是：在這個過程中不僅存在糾纏，而且它的結(jié)構(gòu)也有很大的不同，這取決于選擇哪種方式來描述系統(tǒng)。所以，研究給出了一種測試統(tǒng)計力學(xué)基本問題的方法，這個想法是通用的，可以應(yīng)用于一系列。

第一作者、圣三一大學(xué)的博士生馬龍·布倫尼斯(Marlon Brenes)使用超級計算機模擬量子系統(tǒng)來驗證這一想法。數(shù)值專布倫尼斯說：我為這個項目進(jìn)行的數(shù)值模擬，達(dá)到了目前高性能計算水平所能完成的極限，為了運行代碼，我使用了國家設(shè)施ICHEC和那里的新Kay機器。因此，這項研究不僅是一個很好的基本結(jié)果，而且?guī)椭嬲黄屏诉@種計算方法的界限，確立了我們的代碼和國家架構(gòu)正在以尖端的水平運行。

博科園｜研究/來自：都柏林圣三一學(xué)院

參考期刊《物理評論快報》

DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.040605

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