牛津大学牵头的一项研究在量子计时领域取得新突破，研究发现测量行为本身竟是量子计时中一个令人惊讶的熵源。这项发表在《物理评论快报》上的成果表明，“读取”量子钟的能量消耗远超运行它所需的能量，这一发现对未来量子技术设计意义重大。传统时钟依赖不可逆过程标记时间流逝，但在量子尺度上，这类过程微弱，计时变得困难。对于依赖精确计时的量子设备，如传感器和导航系统，内部时钟的能效至关重要。然而，量子时钟的热力学原理此前一直未明。

研究团队利用在两个纳米级区域间跳跃的单个电子构建微型时钟，每次跳跃如同时钟“滴答”。为检测这些微小变化，他们采用测量微弱电流和利用无线电波感知系统变化两种方法，均实现了量子到经典的信号转变。计算结果显示，读取量子钟(转换微弱信号为可记录信号)所需能量比量子钟本身消耗高出十亿倍。这一发现推翻了量子物理学中测量成本可忽略不计的假设，揭示观测行为本身赋予时间方向，使其不可逆。

这一发现颠覆了更高效时钟需更好量子系统的假设，转而强调应着重于更智能、节能的时钟测量方法。研究团队指出，这种能量不平衡可能并非缺陷，而是特性，额外测量能量能提供更多时钟运行信息。论文合著者表示，下一步将探究纳米级器件效率原理，以设计出计算和计时效率更高的自主器件。该研究还触及物理学深奥问题，如时间单向流动原因，表明赋予时间方向的是测量行为本身，将能量物理学与信息科学紧密相连。

更多信息： 微观时钟中量子到经典转变的熵成本，《物理评论快报》 (2025)。期刊信息： 《物理评论快报》