近日，效实中学2018届物理特色班校友沈越峻与陈楚天合作完成的研究成果“Non-equilibrium entropy production and information dissipation in a non-Markovian quantum dot” 在国际顶级学术期刊《Nature Physics》上发表。该研究通过实验与机器学习方法，首次在非马尔可夫纳米材料体系中测量并解析了轨迹层面的熵产生动力学，为理解介观尺度下的信息耗散与能量消耗提供了新的范式。

研究背景及突破

1.研究背景

热力学第二定律指出，任何真实过程都会伴随熵的产生。然而，在纳米尺度系统中，尤其是在受到快速外部驱动的非平衡系统中，如何直接测量熵产生一直是统计物理领域的重要挑战。

此前研究通常局限于两类理想情形：

· 动态驱动下的马尔可夫系统

· 稳恒条件下的非马尔可夫系统

然而，真实的材料体系一般是受到动态驱动的非马尔可夫系统。对于这样的系统的熵产生，实验测量仍然十分困难。

2.研究突破

在该研究中，研究团队利用量子点闪烁（quantum dot blinking）现象作为研究平台。通过在连续激光激发下周期性施加近红外脉冲电场，并结合机器学习优化的隐马尔可夫模型，成功提取了系统的轨迹级熵产生动力学。

研究结果表明：

·当控制参数突然改变时，系统会得到信息注入（information insertion）

· 随着系统向新的稳态弛豫，这些信息逐渐转化为熵产生（entropy production）

·这一过程本质上反映了系统对初始状态记忆的丧失

该工作为研究信息与热力学之间的关系提供了新的实验和理论框架，也为未来优化材料与器件中的能量消耗提供了重要思路。

1.校友介绍

效实中学18届校友  沈越峻  

2018年毕业于效实中学物理特色班（1802）。本科就读于南洋理工大学材料科学与工程系，现为美国斯坦福大学材料科学与工程系博士生。

2. 校友介绍

效实中学18届校友  陈楚天  

2018年毕业于效实中学物理特色班（1802）。本科毕业于中国科学院大学物理系，现为荷兰阿姆斯特丹大学高能理论物理博士生。