Unification of the first law of quantum thermodynamics
针对量子热力学第一定律中能量变化划分为功和热量的歧义问题,本文基于动力学对称性统一了五种主流研究路径,涵盖自治、半经典及单次范式,完善了量子热力学的理论基础。
2023-03-29 quant-ph
What role does the third law of thermodynamics play in Szilard engines?
热力学第三定律在Szilard发动机中的作用已得到解决。如果基态是非简并的,则定义为从发动机提取的功除以温度的熵产生由于第三定律而随着温度接近零而消失。由对称性或偶然性引起的简并基态在零温下产生非零熵产生,并伴随有剩余熵。各种物理情况下,如SZE玻色子或费米子组成的相互作用或没有已被调查。
2011-12-14 quant-ph
Quantum Collapse and the Second Law of Thermodynamics
热机在与热转换为功的净结果平衡时进行循环操作。诸如态叠加之类的量子效应可以通过打破细致平衡来提高引擎的效率,但是这种改进是有代价的,因为在测量时叠加的崩溃会产生过量的熵。我们量化这些竞争方面的量子棘轮组成的一个合奏对相互作用的两个层次的原子。我们认为量子力学的测量假设与热力学第二定律有着错综复杂的联系。更准确地说,如果量子坍缩不是随机的,那么热力学第二定律就可能被违反。我们的研究结果挑战了传统的方法,简单地量化量子关联作为热力学功赤字。
2012-08-11 quant-ph
Quantum crystals are at odds with the laws of thermodynamics
实验数据和量子力学的原理表明,晶体是封闭在盒子里的“波粒”的凝聚体,其中“波粒”表示微观成分的不确定的波粒状态。当它不受扰动时,晶体处于类经典状态。波函数、内能和熵都等于零。热力学温度是不确定的。通过能量和/或动量转移的微扰揭示了量子效应。一些氢键晶体的热容的温度定律是合理的叠加态依赖于量子温度,这是晶体依赖。传热是一个相干的无熵过程。除了能量守恒,热力学的其他热力学定律都是无关紧要的。
2019-03-28 quant-ph
Information and the second law of thermodynamics
经典热力学第二定律,基于熵产生的正性,只适用于确定性过程。因此,随机量子热力学第二定律可能不成立。通过建立热力学和信息论之间的基本联系,我们将介绍一种新的方法来定义第二定律,它适用于确定性经典和随机量子热力学。我们的工作将信息很好地纳入第二定律,也提供了一个热力学操作意义的负熵和正熵生产。
2019-11-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
Axiomatic Information Thermodynamics
我们提出了一个公理化的框架,热力学,将信息作为一个基本概念。这些公理既描述了普通的热力学过程,也描述了信息被获取、使用和删除的过程,就像麦克斯韦恶魔的操作一样。这个系统,像以前的热力学公理系统,支持建设的守恒量和熵函数管理状态变化。然而,在这里,熵表现出信息和热力学两个方面。虽然我们的公理不是基于概率概念,但一个自然的、非常有用的概率概念是从熵函数本身产生的。我们的抽象系统有许多模型,包括经典和量子的例子。
2018-03-28 physics.class-ph quant-ph
The second law of thermodynamics at the microscopic scale
在量子统计力学中,平衡态被证明是与环境纠缠的系统的典型状态,这表明热力学熵和冯诺伊曼熵之间可能存在一致性。在本文中,我们研究了如何通过相互作用,不导致显着的能量交换,使弛豫向平衡,并认为热力学第二定律在微观尺度上的有效性。
2017-02-24 cond-mat.stat-mech quant-ph
Fractional Entropy Decaying and the Third Law of Thermodynamics
研究了分数阶阻尼系统的量子热力学性质。揭示了一个分数幂律衰减熵函数,为热力学第三定律在量子耗散区的有效性提供了又一证据。揭示了熵随温度趋于绝对零度而从非线性发散函数变为分数阶半线性衰减函数等非平凡性质。
2013-12-24 cond-mat.stat-mech quant-ph
Probabilistically Violating the First Law of Thermodynamics in a Quantum Heat Engine
热力学可观测量的涨落,如热和功,包含了有关基本物理过程的信息。然而,这些波动在传统的热力学热力学定律中没有考虑。虽然第二定律是由著名的波动定理推广到波动系统,第一定律通常被认为是成立的,即使在波动的存在。在这里,我们表明,在量子涨落的存在下,热力学热力学第一定律也可能被打破。这是因为量子力学对热和功的知识施加了限制。为了说明我们的结果,我们提供了一个详细的案例研究的工作和热波动的量子热机的基础上的电路QED架构。我们发现概率违反第一定律,并表明它们是密切相关的量子签名负准概率。我们的结果意味着,在量子涨落的存在下,热力学热力学第一定律可能不适用于个别的实验运行。
2022-03-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Recovery of the second law in fully quantum thermodynamics
该研究证明,在相关催化剂存在下,热操作下的量子态转换完全由自由能排序决定,从而恢复了全量子热力学中的第二定律,无需外部相干辅助。
2025-10-07 cond-mat.stat-mech quant-ph
Violations of the second law of thermodynamics by a non completely positive dynamics
我们考虑了最近提出的一个受驱动的开放量子微电路模型[F. Pellegrini等人,物理修订信函107,060401(2011)]适合于实验研究。我们表明,这样一个开放量子系统提供了一个具体的物理实例,证明建模其时间演化的动力学缺乏完全的积极性与热力学第二定律的冲突。
2014-08-20 cond-mat.other quant-ph
Comment on " Second Law of Thermodynamics without Einstein Relation'', arXiv:2405.17142
本文评论指出单一类温度变量不足以构建非平衡马尔可夫开放系统的热力学形式体系,并重新审视第二定律及局部温度概念,通过示例阐明其不足。
2025-03-25 cond-mat.stat-mech quant-ph
Second Law of Thermodynamics with Discrete Quantum Feedback Control
导出了一个新的热力学不等式,该不等式导致在离散量子反馈控制的帮助下,可以从多热浴中提取最大功。最大功由热力学系统和反馈控制器之间的自由能差和广义互信息量确定。该最大功可以超过传统热力学中的最大功,并且在具有两个热浴的热循环的情况下,热效率可以大于卡诺循环的热效率。我们的结果与热力学第二定律的一致性是由反馈控制器的信息处理所需的功这一事实来保证的。
2008-02-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
First and Second Law of Quantum Thermodynamics: A Consistent Derivation Based on a Microscopic Definition of Entropy
从微观图像推导出热力学热力学定律是统计力学的中心任务。本教程的重点是推导封闭和开放量子系统远离平衡的第一和第二定律,这些基本问题也成为新兴纳米技术的实际相关。推导是基于五个基本量的微观定义:内能,热力学熵,功,热和温度。这些定义被证明满足非平衡态热力学的现象学定律的一大类状态和过程。与以前的结果的一致性证明。该框架适用于包括颗粒传输的多个浴,并考虑了例如,浴的变化温度,其通过显微镜确定。满足熵产生的积分涨落定理。总之,本教程介绍了一个一致的和通用的框架,以理解和应用热力学热力学定律在量子制度和超越。
2021-08-30 cond-mat.stat-mech quant-ph
Extending the laws of thermodynamics for arbitrary autonomous quantum systems
本文将热力学定律推广至任意自治量子系统,通过推广第二定律确定功与热交换,并利用微观机器验证了任意量子系统能量交换遵循热力学定律,为优化现实量子器件能量性能提供了新视角。
2023-01-31 cond-mat.stat-mech quant-ph
The zeroth law of thermodynamics is redundant
我们重新考虑经典唯象热力学的基本组成部分。在这样做的同时,我们表明,第零定律是一个多余的假设的理论推导它从第一和第二定律。这与流行的观念形成鲜明对比,即第零、第一和第二三定律都是必要的和独立的公理。
2018-04-25 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Holographic second laws of black hole thermodynamics
最近的研究表明,对于非平衡系统,除了普通的第二定律外,还有其他的限制条件。这些形成了一个新的热力学热力学定律族,它等价于量子雷尼发散的单调性。在黑洞热力学中,通常的第二定律表现为面积增加定理。因此,人们可能会问,这些额外的定律是否意味着对引力动力学的新限制,比如对失去平衡的黑洞?受这个问题的启发,我们研究这些限制内的AdS/CFT对应。首先,我们证明了Rényi发散可以通过一个欧几里得路径积分计算的某一类激发CFT状态。将这种构造应用于边界CFT,Rényi发散被评估为最小耦合引力标量系统的特定体解的重整化作用。进一步,在这个框架内,我们表明,存在的过渡,这是允许的传统的第二定律,但禁止的额外的物理约束。我们推测我们的发现的含义。
2018-10-09 gr-qc hep-th quant-ph
Correlations, operations and the second law of thermodynamics
完全正的保迹映射对于热力学第二定律的表述是必不可少的。量子系统的动力学,与它们的环境相关,一般不被这样的映射描述。我们探讨如何解决这个问题,通过描述这个问题的经典模拟。我们认为相关的概率分布,其随后的系统动力学是不好的描述随机映射,并规定正确的方式来描述的动态。我们使用这个处方来讨论第二定律的经典版本,适用于相关的概率分布。
2014-11-28 cond-mat.stat-mech physics.class-ph quant-ph
Area Law for Gapless States from Local Entanglement Thermodynamics
我们证明了一个面积定律约束的基态纠缠熵的一个广泛的类的无隙量子态的物质使用的策略称为本地纠缠热力学。该界限仅依赖于热力学数据,实际上是一个单一的指数,超标度违反指数$θ$。所有在$d$空间维度上的系统都遵守我们的标度假设,并且具有$θ< d-1$的系统都遵守面积定律,而具有$θ= d-1$的系统最多可以在几何上违反面积定律。我们还讨论了无挫折哈密顿的情况下,并表明,违反面积法超过几何这些系统必须有一个异常大量的低能量状态。最后,我们联系最近提出的$s$ -源框架,并认为$θ$和$s$是由$s=2^θ$相关。
2015-05-26 cond-mat.str-el hep-th quant-ph
The First Law of Quantum Field Thermodynamics
我们研究了量子场论中工作涨落的概念,强调了有限维量子系统中使用的最常见的定义不能应用于量子场论(QFT)。然后,我们提出的工作分布是兼容的QFT,我们表明,他们满足热力学热力学第一定律的第二时刻。我们还展示了这些分布如何满足克鲁克斯定理,并提供了一个完全非微扰的量子场上的时空局域幺正过程的热力学分析。
2020-11-18 gr-qc hep-th quant-ph