近日，中科院武汉物理与数学研究所冯芒团队与上海交通大学麻志浩、英国牛津大学V. Vedral等合作，利用超冷离子实验平台，在单自旋层面上首次高精度地检验了非平衡动力学过程中的一个信息热力学等式。相关成果发表于《物理评论快报》。

　　非平衡动力学过程是热力学中普遍存在的动力学时间演化过程。非平衡动力学过程极其复杂，其功能关系通常只能通过不等式表达。但Jarzynski在1997年提出第一个简单普适的等式关系，将非平衡过程中的物理量与体系的自由能变化相联系。随后，V. Vedral将相关研究推广至更普适的情况，得到两次测量之间信息变化的普适信息理论等式。这个等式更适合在量子层次上研究热力学过程，且在初态为吉布斯态时自动约化为Jarzynski等式关系。

　　冯芒等经过分析信息理论等式在单量子比特实验中实施的可能性，设计了一套实验验证测量方案，在单自旋操作误差不超过0.7%的基础上，考虑了量子噪声和经典噪声对自旋的影响，最终首次在单自旋水平上精确验证了非平衡动力学过程中的量子信息热力学等式以及Jarzynski等式。研究有助理解热力学在量子力学层面上的适用性。