监控量子奥托引擎如何影响其性能

热机是利用废热进行机械功和发电的装置。250 年前，热机的发明开创了工业革命的时代。其中，奥托发动机利用不同的热冲程和工作冲程，几乎用于所有汽车，并因其相对较高的功率和效率而成为行业标准。在奥托发动机中，工作物质通常是限制在活塞中的气体，活塞经历四个后续冲程：首先被压缩，然后被加热、膨胀，最后冷却到其初始温度。

今天，随着纳米制造的重大进步，量子革命即将来临，量子热机成为人们关注的焦点。与其经典对应物一样，量子热机可以在各种协议中运行，这些协议可能是连续的或循环的。与使用宏观量工作物质的经典引擎不同，量子引擎的工作物质具有明显的量子特征。其中最突出的是它可以采用的可能能量的离散性。从经典的观点来看，更奇怪的是，一个量子系统可能同时停留在其允许的两个或多个能量中。这种没有经典模拟的特性被称为“相干性”。否则，量子奥托引擎也像经典引擎一样具有四冲程的特点。

确定量子奥托引擎的性能指标，例如功率输出或效率，是改进设计和定制更好的工作物质的关键。此类指标的直接诊断需要在每个冲程开始和结束时测量发动机的能量。虽然经典引擎受测量的影响微乎其微，但在量子引擎中，测量行为本身会导致一种奇怪的测量效应，其中引擎的量子态受到量子力学的严重影响。最重要的是，循环结束时系统中的任何一致性都将被测量效应完全消除。

长期以来，人们一直认为这些奇怪的测量诱导效应与理解量子引擎无关，因此在传统的量子热力学中被忽略了。此外，在监控协议的设计中并没有考虑太多，这些协议可以对发动机的性能进行可靠的诊断，同时对它的改动最小。

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