新華社武漢５月２３日電（記者李偉）中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所２３日宣布，科研人員利用超冷離子實(shí)驗(yàn)平臺，設(shè)計(jì)和完成了基于單量子比特的信息擦除實(shí)驗(yàn)，首次高精度地檢驗(yàn)了量子信息與量子熱力學(xué)中的一個重要關(guān)系式——量子朗道爾原理，相關(guān)研究成果近期發(fā)表在《物理評論快報(bào)》。

這一最新研究進(jìn)展是由馮芒研究團(tuán)隊(duì)與上海交通大學(xué)麻志浩教授合作的。據(jù)介紹，在經(jīng)典信息處理中，最小功耗是經(jīng)典計(jì)算過程中擦除單個比特的信息所需消耗的能量，這是著名的朗道爾原理為計(jì)算所需功耗確定的下限。雖然已有很多理論文章分析了量子條件下的朗道爾原理，但至今未有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

擦除一個量子比特的信息所需的能量非常微小，需要將量子比特制備到極低的初始溫度以及達(dá)到非常精確的測量精度。馮芒研究團(tuán)隊(duì)在前期工作中已實(shí)現(xiàn)離子內(nèi)態(tài)與運(yùn)動態(tài)的精確操控和測量等關(guān)鍵技術(shù)。在此基礎(chǔ)上該團(tuán)隊(duì)精心設(shè)計(jì)了量子化的熱庫和對系統(tǒng)－熱庫量子關(guān)聯(lián)的有效測量方案，在離子內(nèi)態(tài)探測誤差不超過３％和聲子數(shù)測量誤差不超過０．０２的情況下，首次在單原子水平上精確驗(yàn)證了量子朗道爾原理，也為量子計(jì)算所需的最小功耗提供了重要的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。

美國物理學(xué)會網(wǎng)刊文評價(jià)稱，這項(xiàng)工作有助于理解邏輯操作在量子力學(xué)層面上的不可逆性，為量子計(jì)算的最小功耗和量子化環(huán)境的應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)參考。該實(shí)驗(yàn)也表明量子世界與我們所處的宏觀世界一樣，不存在永動機(jī)。