Experimental Test of Quantum Jarzynski Equality with a Trapped Ion System
过去二十年来，非平衡统计力学领域取得了重要发展。在这些发展中，Jarzynski平等，是一个里程碑后，具有里程碑意义的工作克劳修斯和开尔文，脱颖而出。Jarzynski等式将两个平衡态之间的自由能差与系统通过远离平衡过程所做的功联系起来。虽然在经典状态下已经进行了等式的实验测试，但由于实验挑战，量子Jarzynski等式的验证尚未完全证明。在这里，我们报告了对量子Jarzynski等式的实验测试，其中单个\Yb离子被困在谐波势中。我们进行投影测量，以获得声子分布的初始热态。接着我们对投影能量本征态施加激光诱导力，并计算出工作完成后到最终能量本征态的跃迁几率。通过改变从平衡态到远离平衡态的施力速度，我们在一个孤立系中验证了量子Jarzynski等式。
2014-09-18 cond-mat.stat-mech quant-ph
Jarzynski equality in $\mathcal{PT}$-symmetric quantum mechanics
我们证明了量子Jarzynski等式推广到具有完整的$\mathcal{PT}$对称性的$\mathcal{PT}$对称量子力学.在$\mathcal{PT}$对称性破缺的情况下，Jarzynski等式不成立，因为在动态过程中也不保持$\mathcal{CPT}$范数。这些发现说明了实验相关的系统-两个耦合的光波导。结果表明，对于这些系统的未破和破$\mathcal{PT}$对称性之间的制度的相变是不可逆的工作在临界点发散的抑制。
2015-04-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
Generalized Jarzynski Equality
Jarzynski等式将变化的哈密顿量对系统所做的功的负值的指数的平均值（每固定温度），初始在该温度下处于热平衡，等于该系统在该固定温度下的最终与初始平衡配分函数之比。因此，它涉及两个热平衡量子态。这里给出了一个将系统的任意两个量子态联系起来的推广。
2012-07-13 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Deformed Jarzynski Equality
通常以$e^{-βΔF}=\langle e^{-βW}\rangle$形式书写的众所周知的Jarzynski等式提供了一种非平衡手段，用于基于非平衡功$W$的系综平均来测量在相同逆温度$β$下系统的自由能差$ΔF$。已知Jarzynski测量方案的精度由指数功的方差决定，表示为${\rm var}\left(e^{-βW}\right)$。然而，最近发现${\rm var}\left(e^{-βW}\right)$在经典和量子情况下都可以系统地发散。这种分歧必然会对Jarzynski等式的应用提出挑战，因为它可能会显著降低确定$ΔF$的效率。在这项工作中，我们提出了一个变形Jarzynski平等的经典和量子非平衡统计，在努力重用实验数据，已经遭受了发散${\rm var}\left(e^{-βW}\right)$。我们变形Jarzynski等式的主要特征是它连接了不同温度下的自由能，并且它仍然可以有效地工作，但要服从发散的${\rm var}\left(e^{-βW}\right)$。应用我们的变形Jarzynski等式的条件可以在实验和计算的情况下满足。如果是这样，那么就没有必要重新设计实验或模拟方法。此外，使用变形Jarzynski等式，我们解释了经典和量子工作波动的不同行为的情况下，一个时间相关的驱动谐振子动力学，并提供洞察经典和量子Jarzynski等式之间的本质性能差异…
2017-08-16 cond-mat.stat-mech quant-ph
Jarzynski equality for quantum stochastic maps
Jarzynski等式和相关的波动定理可以用公式表示为各种设置。这种等式最近被导出用于由单位量子操作描述的非幺正量子演化，即，对于完全正的，保迹映射，它保持最大混合状态。我们在这里分析一个更一般的情况下，任意量子操作有限系统，并得出相应的形式的Jarzynski等式。它包含一个修正项，由于量子映射的非幺正性。建立了该校正项的相对大小的界限，并将其应用于受到作用于有限维希尔伯特空间的量子信道的示例性系统。
2014-01-23 cond-mat.stat-mech quant-ph
Jarzynski equality and the second law of thermodynamics beyond the weak-coupling limit: The quantum Brownian oscillator
本文考虑了一个耦合到任意强度的水浴中的含时量子线性振子。然后，我们引入了广义Jarzynski等式（GJE），其中包括反映系统浴耦合的条款。这使我们能够系统地研究非平衡过程中耦合效应对线性振子的影响。这也与超出弱耦合极限的热力学第二定律有关。接下来我们考虑经典极限中的GJE。通过这种推广，我们表明，Jarzynski等式在其原始形式可以与第二定律，在量子和经典域，只有在消失的小耦合制度。
2014-02-27 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Annealing with Jarzynski Equality (CCP2009)
我们展示了一个著名的非平衡关系，Jarzynski等式，在量子计算的实际应用。它的实现可能会打开一个方法来解决组合优化问题，最小化一个真正的单值函数，成本函数，与许多参数。已经公开的是，用于解决一类困难优化问题的普通量子计算算法具有瓶颈，其计算时间被限制为极其缓慢而没有相关误差。然而，通过我们在本研究中展示的新策略，我们可能会克服这样的困难。
2010-07-05 quant-ph
Jarzynski Equality for Driven Quantum Field Theories
涨落定理，特别是Jarzynski等式，是现代非平衡统计力学最重要的支柱。我们将量子Jarzynski等式和两次测量形式主义一起推广到它们的最终有效范围--推广到量子场论。为此，我们专注于标量φ 4的时间依赖版本。我们发现封闭形式的表达式所产生的工作分布函数，我们发现，它们是适当的物理观测的量子场论。此外，我们明确地表明，Jarzynski平等和克鲁克斯波动定理举行一个循环的顺序独立的重整化规模。作为一个数值例子，我们计算了一个无限光滑的协议在超相对论制度的工作分布。在这种情况下，它被发现，通过与对创建过程所做的工作是占主导地位的贡献。
2017-10-02 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Jarzynski-like equality for the out-of-time-ordered correlator
非时序关联函数（OTOC）通过纠缠的扩展来诊断量子混沌和量子信息的置乱。OTOC编码正向和反向演化，并与时间流有着深刻的联系。非平衡统计力学中推导出的贾津斯基等式等波动关系也是如此。我将这两个强大的，看似完全不同的工具结合起来，为OTOC推导出一个类似Jarzynski的等式。等式的左边等于OTOC。右侧建议用于间接测量OTOC的协议。该协议是平台非特定的，可以在弱测量或干扰的情况下执行。在任何干扰试验中，时间演化不需要逆转。这个等式使全息术、凝聚态物质和量子信息从涨落关系中获得了新的见解，反之亦然。
2017-01-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech hep-th
Variation on the theme of Jarzynski's inequality
Czech Technical University in Prague（布拉格捷克理工大学）
本文探讨了Jarzynski不等式的变体及其在多体量子系统中的扩展，分析了其与最大功定理和波动理论的关联。
2026-01-04 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph quant-ph
Quantum annealing with Jarzynski equality
我们展示了Jarzynski等式在量子计算中的实际应用。它的实现可能会打开一个方法来解决组合优化问题，最小化一个真正的单值函数，成本函数，与许多参数。我们考虑将Jarzynski等式引入到求解组合优化问题的遗传算法之一量子退火算法中。普通的量子退火遭受非绝热跃迁，其速率由所考虑的量子系统的最小能隙$Δ_{\rm min.}$表征。因此，量子扫描速度被限制为非常慢，以实现获得没有相关误差的解。然而，在我们的策略中显示在本研究中，我们发现，这样的困难将不重要。
2010-07-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Jarzynski equality for superconducting optical cavities: an alternative path to determine Helmholtz free energy
提出了一种超导腔模型，作为实验研究量子系统中所做功的一种方法。我们发现了一个简单的数学关系之间的自由能变化和可见度测量在量子腔的背景下。如果我们将时间$t_0$和$t_λ$（协议时间）的哈密顿量之差视为量子功，则Jarzynski等式成立，可见性可以用来确定对腔所做的功。
2019-01-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Employing trapped cold ions to verify the quantum Jarzynski equality
我们提出了一个计划来调查的非平衡工作分布的量子粒子下，良好控制的转换的外部潜力，利用一个单一的离子在一个分段的线性保罗陷阱的多功能性。我们详细描述了如何运动的量子态的一个单一的离子可以准备，操纵，并最终读出，以充分确定在谐波和非谐波电位的自由能差。独特的我们的系统，我们展示了如何离子可能会沉浸在一个工程激光场水库。因此，囚禁离子是研究开放和封闭量子系统中Jarzynski等式的理想工具。
2008-08-04 quant-ph
Jarzynski Equality with Maxwell's Demon
本文提出了一个新的热力学等式和几个关于含麦克斯韦妖等温过程功与信息关系的不等式。我们的方法是基于制定一个la Jarzynski的热力学引擎和量子信息理论表征的恶魔。每个不等式的下限，这是由恶魔的信息增益和恶魔的测量精度表示，给出了最小的工作，可以在一个单一的热浴在等温过程中进行。这些结果是独立的恶魔的状态，无论是在热力学平衡或不。
2007-04-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Jarzynski Equality in Open Quantum Systems from the One-Time Measurement Scheme
在开放量子系统中，功和热之间的明确区分通常是具有挑战性的，并且将量子Jarzynski等式扩展到在超越么正性的一般量子信道下演化的系统仍然是量子热力学中的一个开放问题。在这封信中，我们引入了定义良好的猜测量子热和猜测量子功的概念，通过利用一次性测量方案，它只需要对系统进行初始能量测量。我们推导出一个修正的量子Jarzynski等式和最大功原理，它只需要系统的知识。我们进一步显示的意义，猜测量子热和工作，将它们与量子假设检验的问题。
2020-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Eigenstate Thermalization Hypothesis and Quantum Jarzynski Relation for Pure Initial States
自从Jarzynski等式第一次提出以来，这个等式的许多推导都在经典和量子背景下提出。虽然方法和设置彼此之间存在很大差异，但它们似乎都依赖于初始状态是热吉布斯状态。在这里，我们提出了一个调查的工作分布在驱动孤立的量子系统，从纯态，接近初始哈密顿量的能量本征态。我们发现，在追求的不可积系统，Jarzynski等式满足良好的精度。
2016-03-09 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el physics.comp-ph
Two famous results of Einstein derived from the Jarzynski equality
Jarzynski等式（JE）是一个将瞬态不可逆过程与无限时间自由能差联系起来的非凡陈述。尽管已经有20年的历史，但许多人仍然不熟悉JE;尽管如此，它仍然是一部强大而有力的法律。我们研究了爱因斯坦的两个最简单和最著名的发现，一个经典的和一个量子的，并显示如何每个这些都遵循JE。我们的第一个例子是爱因斯坦关于布朗运动中粒子的阻力系数和扩散系数之间的关系。在这种情况下，我们遇到了一个悖论的宏观限制的JE这是迷人的，但也警告我们不要使用JE过于自由的微观领域之外。我们的第二个例子是爱因斯坦的$B$系数对于量子的吸收和受激发射是相等的。在这里，共振光对样品做不可逆的功，这个论点不同于爱因斯坦使用普朗克黑体光谱的平衡推理。我们圆了我们的例子与一个简短的推导和讨论Jarzynski的显着平等。
2017-04-26 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum many-body Jarzynski equality and dissipative noise on a digital quantum computer
该研究在囚禁离子和超导量子计算机上对最多十六个相互作用自由度的系统验证量子多体 Jarzynski 等式与 Crooks 关系，并揭示快速幺正驱动可补偿能量耗散。
2023-11-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Jarzynski-like Equality of Nonequilibrium Information Production Based on Quantum Cross Entropy
针对两次测量方案在随机变量关联 von Neumann 熵时失效的问题，本文采用一次测量方案并基于量子交叉熵定义信息产生分布，导出类 Jarzynski 等式，为研究其在量子通信、机器学习和热力学中的作用提供基础。
2022-12-20 cond-mat.stat-mech quant-ph
Straightforward quantum-mechanical derivation of the Crooks fluctuation theorem and the Jarzynski equality
我们得到的克鲁克斯和Jarzynski非平衡波动关系，使用直接的量子力学方法的有限系统，无论是孤立的或耦合不太强烈的热浴。迄今为止，这些结果大多是在经典极限下得出的。这幅图中的两个主要成分是时间反演对称性和第一定律在主体对系统做功的情况下的应用。没有进一步的假设随机或马尔可夫行为是必要的，既不需要一个主方程或一个经典的相空间图片。这些非平衡关系的简单性和一般性的证明，给非常简单的物理见解。
2012-07-06 cond-mat.stat-mech quant-ph
Jarzynski equality for conditional stochastic work
已经确定，经典的，哈密顿动力学的包容性的工作是等效的两个时间的能量测量范式在孤立的量子系统。然而，已经出现了太多的其他量子工作概念，因此自然会产生一个问题，即是否有任何其他量子概念可以为纯粹的经典考虑提供动力。在本分析中，我们提出了经典汉密尔顿动力学的条件随机工作，其灵感来自一次性测量方法。这一新概念是建立在以初始能量面为条件的能量期望值变化的基础上的。作为主要结果，我们得到了一个广义Jarzynski等式和一个更尖锐的最大功定理，这说明了如何非绝热的过程。我们的研究结果说明与参量谐振子。
2021-04-07 cond-mat.stat-mech physics.class-ph quant-ph
Open Quantum Dynamics Theory for Non-Equilibrium Work: Hierarchical Equations of Motion Approach
一个系统浴（SB）模型被认为是检查Jarzynski等式在全量子制度。在我们之前的论文[J. Chem. Phys. 153（2020）234107]中，我们使用分层运动方程（HEOM）进行了“精确”数值实验，其中我们证明了SB模型描述的行为与热力学第一和第二热力学定律一致，并且整个系统的动力学是时间不可逆的。Jarzynski等式中的区别量是“功特征函数（WCF）"，$\langle \exp[-βW] \rangle$，其中$W$是对系统执行的功，而$β$是逆温度。在目前的调查中，我们考虑的定义的基础上的配分函数（PF）和路径上，和数值计算的WCF使用HEOM确定的方法扩展Jarzynski等式的全量子制度。我们表明，使用PF为基础的定义的周转基金，我们得到的结果是完全不一致的Jarzynski平等，而如果我们使用的路径为基础的定义，我们得到的结果，近似的Jarzynski平等，但可能不一致。
2021-02-10 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph quant-ph
Quantum Work Fluctuations in connection with Jarzynski Equality
一个非常有理论和实验意义的结果，Jarzynski等式从非平衡指数功的系综平均值预测了系统在相反温度下的自由能变化$ΔF$ $β$，即，$\langle e^{-βW}\rangle =e^{-βΔF}$。达到$ΔF$的给定精度所需的实验工作值的数量由$e^{-βW}$的方差决定，表示为${\rm var}(e^{-βW})$。我们发现在这项工作中，${\rm var}(e^{-βW})$在谐波和非谐波哈密顿系统可以系统地在非绝热工作协议发散，即使绝热协议不遭受这种分歧。这种发散可以看作是功涨落中的一种动力学诱导的相变。对于具有含时捕获频率的量子谐振子作为工作例子，发现任何非绝热工作协议在足够低的温度下产生发散的${\rm var}(e^{-βW})$，明显不同于经典行为。${\rm var}(e^{-βW})$的发散性表明非绝热工作协议的过于远离平衡的性质，并且使得必须施加设计的控制场来抑制量子工作波动以检验Jarzynski等式。
2017-07-26 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Jarzynski equality of measurement-based work extraction
许多关于量子尺寸热机的研究都假设内部系统的动力学是幺正的，并且提取的功等于内部系统的能量损失。然而，这两种假设都应该受到审查。本文采用Hayashi和Tajima~[arXiv：1504.06150]提出的基于测量的功提取公式，分析了量子尺度热机.我们首先证明了不适当的酉时间演化的内部系统（即上述第一个假设）使用一个简单的两级系统，我们表明，转移到外部系统的能量的方差发散时，内部系统的动态近似为一个酉时间演化。第二，我们推导出量子Jarzynski等式的基础上制定的Hayashi和Tajima作为一个关系的工作测量的外部宏观设备。等式的右边对于“自然”循环过程简化为1，但对于非循环过程波动很大，经常超过1。这种波动在实验中应该是可检测的，并为本制剂提供证据。
2016-10-20 cond-mat.stat-mech quant-ph
Experimental test of the Jarzynski equality in a single spin-1 system using high-fidelity single-shot readouts
本研究在高维单自旋1系统中通过级联高保真单次读出和两点测量协议直接测量功分布，实验检验了Jarzynski等式，验证了其在不同条件下的有效性，并确立了NV中心系统在随机量子热力学实验中的重要地位。
2023-10-25 quant-ph
Symmetry-Enforced Non-Hermitian Jarzynski Equality in an SU(2)-Rotated Family of Hybrid $\mathcal{PT}$--$\mathcal{APT}$ Systems
Sun Yat-sen University（中山大学）；Shenzhen Research Institute of Sun Yat-Sen University（中山大学深圳研究院）；Quantum Science Center of Guangdong-HongKong-Macao Greater Bay Area（粤港澳大湾区量子科学中心）；Guangdong Provincial Key Laboratory of Quantum Metrology and Sensing（广东省量子计量与传感重点实验室）；State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies（光电信息材料与技术的国家重点实验室）
本文研究了在非厄米特动力学中，基于对称性交换的条件非厄米特Jarzynski等式成立的条件，通过构造混合PT-APT双能级哈密顿量家族，验证了对称性在SU(2)旋转轨道中的持续性，并通过实验验证了在特定点的工作分布符合预测的对称性准则。
2026-06-08 cond-mat.stat-mech quant-ph
Projection hypothesis in the setting for the quantum Jarzynski equality
本文结合投影量子测量中投影假设的哈密顿过程实现与事件读取所需功的已有结果，提出一个量子热力学方案，以同时实验检验这两个相互独立的理论结果。
2024-06-20 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum work statistics of charged Dirac particles in time-dependent fields
量子Jarzynski等式是现代量子热力学的一个重要定理。我们表明，Jarzynski等式很容易推广到相对论性量子力学描述的狄拉克方程。建立概念框架后，我们解决了教学，但实验相关，系统分析。作为主要结果，我们得到了带电粒子在薛定谔和狄拉克动力学下通过含时矢量势时的精确量子功分布，并验证了Jarzynski等式。特别强调的概念和技术的微妙之处所产生的相对论量子力学。
2015-09-21 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Jarzynski equalities for the energy costs of the information processes
我们提出了信息处理（即测量和信息擦除）能量成本的贾津斯基等式的量子版本。我们还得到了不等式的能量成本的信息过程中，使用詹森不等式。不等式包括Sagawa和Ueda不等式[Phys. Rev. Lett. 102，250602（2009）]作为特例。
2013-12-20 cond-mat.stat-mech quant-ph
Non-equilibrium equalities with unital quantum channels
量子操作的形式化给出了描述开放量子系统的一般工具。其中最重要的是保迹映射，也称为量子信道。我们讨论了在量子信道上Jarzynski等式和相关涨落定理成立的条件。表示的量子信道必须是单位的。在上述条件下，我们首先导出了相应的Jarzynski等式.对于双随机映射及其伴随，我们进一步给出了一个Tasaki-Crooks型定理。在单位通道的背景下，给出了两个量子系统之间热传递的一些注记。我们还考虑了有限系统的情况下，由外部代理与反馈控制。当在第一阶段应用单位信道，对于互信息形式，在进一步的阶段，我们得到量子Jarzynski-Sagawa-Ueda关系。这些结果是对酉量子操作的推广。
2013-07-09 cond-mat.stat-mech quant-ph
Organic molecule fluorescence as an experimental test-bed for quantum jumps in thermodynamics
我们用实验证明了分子是探测基本量子热力学的天然试验台。在过去的十年里，随着技术的发展，单分子光谱学经历了革命性的变化，允许单个分子被区分和探测。通过考虑有机分子的时间分辨发射光谱是由态间的量子跃迁引起的，我们证明了量子Jarzynski等式在此装置中是满足的。这将耗散到环境中的热量与初始状态和最终状态之间的自由能差联系起来。我们还演示了如何利用量子Jarzynski等式允许检测分子内的能量转移，超出相对位移。
2016-06-10 quant-ph
Nonequilibrium work and entropy production by quantum projective measurements
利用Jarzynski等式的建立，我们研究了量子投影测量的热力学。我们证明了由测量引起的能量变化的涨落满足Jarzynski等式，揭示了量子投影测量对被测系统做功。当系统在测量后与储层热接触时，投影测量所做的功以热量的形式从系统完全耗散到储层中。通过解释测量总是增加总熵，证明了热力学第二定律与量子测量之间的联系，也为Landau-Lifshitz关于测量的热力学结果的猜想提供了线索.
2015-08-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Fluctuation Theorem for Arbitrary Open Quantum Systems
基于与热环境接触的开放量子系统的热力学平衡自由能可以理解为整个系统的自由能与裸环境的自由能之差这一观察，将Crooks定理和Jarzynski等式的有效性推广到开放量子系统.不需要对环境的性质或系统与环境之间的耦合强度施加任何限制。这个自由能进入克鲁克斯定理和Jarzynski等式与平均力的哈密顿量密切相关，平均力的哈密顿量概括了经典统计力学的平均力势概念。
2009-02-23 cond-mat.stat-mech nlin.CD quant-ph
Fluctuations of path-dependent thermodynamic quantities in open quantum systems via two-point system-only measurements
University of Freiburg（弗赖堡大学）；Università degli Studi di Milano（米兰大学）；INFN, Sezione di Milano（意大利国家核物理研究所米兰分部）
本文提出基于动力学依赖热力学可观测量的两步测量方案，精确计算开放量子系统中路径依赖热力学量的波动，并分离Jarzynski等式的修正因子，适用于封闭系统极限情况。
2026-04-29 quant-ph
Generalized energy measurements and quantum work compatible with fluctuation theorems
当功由两个投影能量测量确定时，初始处于热平衡的量子系统所能做的功的概率密度受Jarzynski和Crooks涨落关系的约束.我们调查的问题是否这些波动关系可能仍然成立，如果采用广义能量测量，而不是投影的。限制自己一类的普遍测量是独立的几个细节的系统上的工作是这样做的，我们发现集的必要和充分条件的Jarzynski平等和克鲁克斯关系。Jarzynski等式要求初始测量具有完美的精度，而最终测量可能是错误的。另一方面，Crooks关系只能容忍一个去极化通道作为一个偏离系统的投影测量与有限维希尔伯特空间。对于一个可分的无限维空间，只有射影测度与克鲁克斯关系相容。我们已经获得的结果显著扩展了[Venkatesh，Watanabe和Talkner，New J.Phys.16，015032（2014）]的结果，并且避免了其中存在的一些错误。
2019-03-18 cond-mat.stat-mech quant-ph
Constraining work fluctuations of non-Hermitian dynamics across the exceptional point of a superconducting qubit
该研究利用耗散超导电路和后选择实验证明，非厄米量子比特跨越例外点时的功涨落仍可满足 Jarzynski 等式，其关键在于区分非厄米动力学与 Floquet Hamiltonian 的能量学及 PT 对称性。
2023-09-21 cond-mat.stat-mech quant-ph
Nonequilibrium work on spin glasses in longitudinal and transverse fields
本文利用Jarzynski等式和规范对称性导出了外场中自旋玻璃平衡量和非平衡量之间的一些精确关系。对于随机分布的纵向场，建立了一个下界的系统在非平衡过程中所做的工作，并证明了身份有关的平衡和非平衡量。在均匀的横向领域的情况下，身份证明之间的物理量和指数的工作做系统在不同部分的相图与背景下的量子退火。额外的关系，这涉及到量子和模拟（经典）退火的指数化工作。我们还建议，Jarzynski等式可以作为指导，以发展一种方法，在非绝热条件下进行量子退火。
2011-05-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Derivation of quantum work equalities using quantum Feynman-Kac formula
基于著名的Feynman-Kac公式和Kolmogorov图像的量子力学模拟，我们提出了一种新的方法来推导孤立量子系统的非平衡功等式，包括Jarzynski等式和Bochkov-Kuzovlev等式.与文献中已有的方法相比，我们的方法在形式上与经典涨落关系的推导具有更高的相似性，这对于探索新的量子涨落关系具有重要意义.
2012-03-29 cond-mat.stat-mech quant-ph
Using Temporal Entanglement to Perform Thermodynamical Work
在这里，我们调查的时间纠缠的影响系统的能力，以执行crackical工作。我们表明，虽然量子版本的Jarzynski等式仍然满足，即使在存在时间纠缠，在自由能的扩展中的个人的物理工作时刻，事实上，敏感的真正的量子关联。因此，虽然量子功的单个矩可以比经典功大（或小），但当它们都组合在一起成为自由能（的指数）时，总效应消失，使Jarzynski等式保持不变。这是否是一个偶然的巧合还有待观察，但它肯定有助于解释为什么热力学热力学定律碰巧如此强大，以至于独立于底层的微观物理。我们讨论了这一结果与空间纠缠的物理证据之间的关系，并探讨了它与“时间的量子箭头”之间的微妙联系。
2012-04-25 cond-mat.stat-mech quant-ph
Experimental study on the principle of minimal work fluctuations
本文基于金刚石单氮-空位中心的两点测量实验，验证了绝热过程最小化 $e^{-βW}$ 方差的最小功涨落原理，并证明绝热捷径控制可在快速功协议中降低方差，为研究量子效应对 Jarzynski 自由能估计的影响提供了实验基础。
2023-10-23 quant-ph
Operational work fluctuation theorem for open quantum systems
本文针对开放量子系统提出一种操作功涨落定理，该定理适用于驱动协议期间的外部可测量量子功，无需知晓系统哈密顿量，以不等式形式给出自由能差边界，准经典情形下饱和，揭示量子劣势。
2025-08-19 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum-heat fluctuation relations in $3$-level systems under projective measurements
研究了三能级量子系统在一系列投影量子测量作用下的能量涨落统计。我们检查，正如预期的那样，量子Jarzynski等式成立，只要初始状态是热的。后一个条件对于二能级系统是平凡地满足的，而对于具有$N > 2$的$N$能级系统，这通常不再成立。专注于三能级系统，我们讨论了一个独特的能量标度因子$β_{\rm eff}$，正式发挥作用的有效逆温度的Jarzynski等式的发生。为此，我们引入了一个合适的参数化的初始状态的热和非热组件。我们确定了大量的测量值的$β_{\rm eff}$，并研究其依赖于初始状态。我们的预言可以在量子光学中得到实验验证。
2020-03-23 cond-mat.stat-mech quant-ph
Revising the quantum work fluctuation framework to encompass energy conservation
针对量子系统中无法同时满足能量守恒与Jarzynski等式的功定义难题，研究引入量子正修正项修正涨落框架，构建改进的两点测量方案及电路，验证其满足能量守恒且与修正后关系一致。
2025-06-16 quant-ph
Physical-Work Fluctuation Relations from Accessible Quantum Macrostates
University of Gdańsk（格但斯克大学）
该研究利用非平衡终点的粗粒化热力学信息构建最大熵态，从精确涨落关系族中选取物理成员，为Jarzynski估计器提供统计控制，在Bose-Hubbard系统中降低采样成本并揭示信息-采样权衡。
2026-10-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantifying athermality and quantum induced deviations from classical fluctuation relations
近年来，出现了将非经典现象纳入涨落关系的量子信息理论框架。在这里，我们阐明了这个框架，通过探索从经典的波动关系的初始热系统和系统的能量供应的量子相干性的无热性的偏差。特别是，我们开发的克鲁克斯式等式的振荡器系统，这是准备在光子添加或光子减去热状态，并推导出Jarzynski式的平均工作提取的等式。我们使用这些等式来讨论增加或减少光子增加状态的信息含量从而放大自由能增加过程的抑制的程度。我们继续推导出一个克鲁克斯式的平等的能源供应，准备在一个纯粹的二项式状态，导致一个非平凡的贡献，从能量和相干性的结果不可逆性。我们展示了如何二项式状态的平等适合在以前推导出的相干状态的平等，并提供了更丰富的功能集。
2020-01-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
Finite-time bounds on the probabilistic violation of the second law of thermodynamics
本文针对热马尔可夫环境中的驱动系统，利用热力学长度推导出违背热力学第二定律概率的有限时间界限，并证明其收敛到Jarzynski界限的速率慢于$1/\sqrtτ$，揭示了热力学几何与功的高阶统计性质之间的联系。
2022-11-29 cond-mat.stat-mech quant-ph
Non-hermitian quantum thermodynamics
热力学是关于热和功的唯象理论。在这里，我们分析量子热力学关系在多大程度上不受量子力学基本数学公式的影响。作为主要结果，我们证明了Jarzynski等式对所有具有实谱的非厄米量子系统都成立。这个等式表达了热力学第二定律对于任意远离平衡态的等温过程。然而，在准静态极限下，第二定律导致卡诺约束，即使某些本征能是复的，只要它们出现在共轭对中，卡诺约束也是满足的。此外，我们提出了两个设置来测试我们的预测。即在半导体微腔和非厄米紧束缚模型中激子和光子的强相互作用。
2016-02-27 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Transient quantum fluctuation theorems and generalized measurements
Crooks和Jarzynski的瞬态量子涨落定理限制并关联了前向和后向强制协议中执行的工作的统计。到目前为止，这些定理已经得到的假设下，工作是由投影测量在结束和开始的每一个运行的协议。我们发现，可以取代这些投影测量只有特殊的无误差的广义能量测量与定制的，协议相关的测量后的状态，满足细致平衡的关系。对于其他广义测量，通常不满足克鲁克斯关系。对于Jarzynski等式的有效性，测量是无误差的，并且测量后的状态在所考虑的系统的Hilbert空间中形成一个完整的标准正交元素集就足够了。我们说明了我们的结果的两个级别的系统为不同的广义测量的例子。
2013-11-08 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
