卡诺极限定义了任何经典热机可以运行的最大可能效率。量子系统的动力学会受到类似启发的框架的约束，效率较低的系统会将更多的能量以热量的形式泄漏到环境中。现在，德国美因茨约翰内斯古腾堡大学和耶路撒冷希伯来大学的Daniel Pijn及其同事展示了一种用于测量这种能量损失的灵敏技术。这项工作是朝着将热力学推广到量子系统迈出的一步。

该团队的方法依赖于一种与被动的基本热力学概念相关的观察，它要求量子系统的能量不能被作用于该系统的可逆过程所改变。为了探索量子系统中基于无源性的界限，研究人员使用了一个小型量子信息处理设备，其中在射频陷阱中的三个钙离子的电子状态充当为三个量子比特。

该设备中的两个量子比特通过量子电路中的门交换信息。第三个量子比特作为一个可控但不可观察的环境，它可能会或也可能不会与其他两个量子比特发生相互作用。具体来说，双量子比特电路通过一个可选门连接到第三个量子比特，该门的激活是由不可逆的能量交换引起的。通过测量电路中两个量子比特的最终状态，研究人员可以检测这个可选门是否被激活，从而间接证明是否存在热泄漏。

在未来的工作中，该团队研究人员计划提高这种量子系统检漏仪的灵敏度，使其适用于与真实环境耦合的系统，而不是受控制但被隐藏的量子比特。这样做有助于为未来的量子技术建立热力学界限。（编译:Qtech）