On the Local and Global Approaches to Quantum Transport and Violation of the Second-law of Thermodynamics
克劳修斯对热力学第二定律的陈述是这样的：热量会自发地从一个热的容器流向冷的容器。这种说法应该适用于能量通过量子网络的传输，量子网络由每个耦合到热库的小子系统组成。当节点间耦合较小时，为与局部水库接触的每个节点构造局部主方程似乎是合理的。通过计算各个节点耦合后的能量通量来评估通过网络的能量传输。我们通过分析最简单的网络组成的两个量子节点耦合到一个热和冷水库，当地的描述可以导致热量从冷到热水库，即使在节点之间的耦合消失的限制。一个全局推导的主方程预对角化的总网络哈密顿量，并在此框架内推导出主方程，总是符合热力学第二定律。
2015-04-16 quant-ph
Non-Markovian and Thermodynamic Signatures in the Classicality Assessment via Kolmogorov Consistency
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Universität Siegen（锡根大学）
本文通过Kolmogorov一致性条件揭示了非马尔可夫性和热力学特征在经典性评估中的关联，建立了经典与量子动力学的边界，并提供了开放量子系统中量子性的统一框架。
2026-01-03 quant-ph
Thermodynamic processes generated by a class of completely positive quantum operations
试图通过采用最近提出的操作，形成积极的运营商价值的措施，产生热力学过程的量子热力学的业务制定。在这些操作下，热量以及冯诺伊曼熵单调增加。不动点分析表明，重复应用这些操作到一个给定的系统转换从它的纯基态在零温度的完全随机状态在高温极限与中间状态一般是不平衡的。它表明，克劳修斯不等式可以违反沿过程，在一般情况下。作为一个明确的例子，一个二分自旋-1/2系统进行了分析。
2012-02-20 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
Thermodynamics of a quantum ring modified by Lorentz violation
本文利用系综理论研究洛伦兹破缺项对一维量子环热力学性质的影响，发现破缺参数ξ在低温区起主导作用，并分析了电子顺时针与逆时针旋转的自旋流行为。
2023-05-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech hep-th
The general fine-grained uncertainty relation and the second law of thermodynamics
通过对两个和三个自旋算符的测量，研究了量子比特系统的细粒度测不准关系。然后在$d$维Hilbert空间中，得到了在互无偏基上两个射影测度概率组合的一般界.所有这些不确定性不等式都可以应用于构造不同的热力学循环，使得违反这些不等式将导致违反热力学第二定律。这揭示了细粒度的不确定性和热力学第二定律之间的关系。
2021-09-22 quant-ph
Synchronization-induced violation of thermodynamic uncertainty relations
本研究发现两个量子谐振子在强耗散低温下经共同热环境同步后，通过周期性调制第二热库耦合利用非马尔可夫性，可在保有限输出功率时强烈违背热力学不确定关系，为精度热力学应用同步提供新思路。
2024-09-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Effective thermodynamics of strongly coupled qubits
在低温下，量子系统与其环境之间的相互作用可能导致系统违反热定律。这些违反的根源是系统与环境之间的纠缠，它阻止系统进入热态。另一方面，对于两态系统，我们表明，可以定义一个有效的温度，将系统置于一个“伪热”的状态，有效的热定律得到维护。然后，我们数值探索这些主张的n态系统的灵感来自自旋玻色子环境。
2011-08-24 cond-mat.other cond-mat.stat-mech quant-ph
Comments on testing the violation of the Clausius inequality in nanoscale electric circuits
正确的热力学热力学定律，无论是经典的还是量子的，而不考虑统计量子力学的概率，对所有的系统都是有效的，无论是大的还是小的，包括只有一个自旋或一个粒子的系统。所以在纳米级电路中不会发生违规。
2007-06-19 quant-ph
On distinguishability, orthogonality, and violations of the second law: contradictory assumptions, contrasting pieces of knowledge
冯·诺依曼的两个陈述和佩雷斯的一个思想实验引发了对一次性可渗透性、正交性、半渗透隔膜及其热力学含义的讨论。在本文的第一部分中，这些概念的定义和讨论，并解释说，一次性可验证性和正交性是矛盾的假设，从其中不能严格地得出任何结论，例如违反热力学第二定律。在第二部分中，我们分析了当这些相互矛盾的假设来自于两个不同的观察者时会发生什么，这两个观察者对给定的物理情况有不同的知识，并使用不相容的密度矩阵来描述它。
2005-08-24 quant-ph
Additivity violation of quantum channels via strong convergence to semi-circular and circular elements
对于由Haar分布酉矩阵定义的随机量子信道，最小输出熵的可加性破坏是量子通信中的非经典性质，在大多数情况下已被证明.本文研究了由Gaussian酉系综和Ginibre系综构成的随机完全正映射。利用自由概率的半圆系统和圆形系统，我们不仅证明了最大输出范数在渐近区域的乘法性破坏，而且利用Haagerup不等式证明了基于强收敛性对上述完全正映射进行修正所构造的一类新的随机量子信道的可加性破坏.
2021-04-30 math-ph math.MP math.PR
Violation of the Nernst heat theorem in the theory of thermal Casimir force between Drude metals
我们给出了一个严格的解析推导的低温行为的Casimir熵的框架下的Lifshitz公式结合Drude介电函数。证实了早先关于零温下Casimir熵不等于零且依赖于系统参数的结果，即热力学第三定律（能斯特热定理）被违反。我们说明了解决这个问题的表面阻抗的方法的上下文中的热卡西米尔力和熵的几个计算的真实金属和金属。不同的表示的阻抗，这是等效的真实光子，进行了讨论。最后，我们认为有利于Leontovich边界条件，导致热卡西米尔力的结果是一致的热力学。
2004-01-22 quant-ph
Asymptotic Birkhoff-Violation in Operational Theories: Thermodynamic Implications and Information Processing
本文将Birkhoff定理的研究从量子理论推广到一般概率论，证明Birkhoff违背在操作理论中普遍存在并导致通信任务和纯度资源理论中的非量子典型后果，同时探讨了广义熵的自洽定义。
2024-06-13 math-ph math.MP quant-ph
The Casimir Effect and Thermodynamic Instability
单圈场论计算自由能常常违反热力学第二定律的稳定性条件。也许最著名的例子涉及到黑洞的状态方程。在这里，它指出，Casimir力之间的两个平行的导电板也违反了热力学稳定性条件通常与热力学第二定律。
1998-03-04 quant-ph
Distinguishability of non-orthogonal density matrices does not imply violations of the second law
假设的区分由非正交密度矩阵描述的制备的可能性并不一定意味着违反热力学第二定律，正如冯·诺依曼所指出的那样。另一方面，这种可能性肯定意味着所采用的特定密度矩阵空间（以及相关的希尔伯特空间）不足以描述假设的新实验事实。这些点是通过明确区分物理制备和代表它们的密度矩阵，然后比较佩雷斯给出的“量子”热力学分析与杰恩斯给出的“经典”热力学分析来表示的。
2005-01-30 quant-ph
Apparent violations of the second law in the quantum-classical dynamics of interacting levitated nanoparticles
本文研究由库仑相互作用的悬浮纳米粒子构成的量子-经典系统中热力学第二定律的表观违反现象，分析量子系统不同初始态对经典粒子的功、涨落及违反概率的影响，开启了随机热力学视角下混合量子-经典系统的研究。
2025-09-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Note on invariant properties of a quantum system placed into thermodynamic environment
在这项工作中进行的分析表明，一个CP违反（和CPT保持）的量子系统与热力学环境的相互作用可以产生CPT违反系统的印象。这一结论与中性K介子衰变的结果是一致的。
2014-02-17 quant-ph
Comments on Violations of the Second Law
参考文献[1]的作者声称，他们已经从实验上证实了热力学第二定律的违反，其依据是：（i）“对于大系统和长时间而言，熵产生率必然是正的”;（ii）Loschirt悖论被解释为表明熵产生既可以是正的，也可以是负的;（iii）以及涨落定理FT [2]预测的小系统在短时间尺度上违反第二定律。这种说法和断言都不正确。
2007-06-19 quant-ph
Entanglement measure and quantum violation of Bell-type inequality for a family of four-qubit entangled states
通过计算纠缠测度和Bell型不等式的量子破坏，揭示了一族四比特纠缠态的纠缠测度与量子破坏量之间的关系.结果表明，这种四比特纠缠态完全违反了Bell型不等式。纠缠度与Bell算符期望值的关系曲线表明，纠缠度随量子破坏的增加先减小后平稳增加。
2015-11-29 quant-ph
Comment on `Single particle nonlocality with completely independent reference states'
我们对单光子引起的零差探测器之间的相关性对局域现实主义的破坏进行了评论，可以在New J. Phys. 10，113024（2008），[arXiv：0807.0109]中找到。由于计算错误，索赔是错误的。由于这一结果是该文件中其他主张的基础，因此这些主张没有得到证实。
2021-07-28 quant-ph
Complete Positivity Violation in Higher-order Quantum Adiabatic Elimination
当组合Lindblad系统由具有快时标和慢时标的弱耦合子系统组成时，可以通过丢弃快时标的自由度来简化慢时标的描述。这种模型简化技术称为绝热消除。虽然关于时间尺度分离的二阶微扰展开揭示了约化态的演化是完全正的，但本文给出了一个在四阶展开中表现出完全正性破坏的例子。尽管慢动力学参数化的非唯一性，我们证明了完全的积极性不能确保在任何参数化。这种违反源于初始状态下的相关性。
2022-11-20 quant-ph
Experimental Validation of Enhanced Information Capacity by Quantum Switch in Accordance with Thermodynamic Laws
本研究实验验证了量子开关能增加热通道的信息容量且符合热力学定律，通过核磁共振方法证明该过程消耗控制系统的相干自由能，为量子热力学提供了额外资源。
2024-06-04 quant-ph
Phase transitions as a manifestation of spontaneous unitarity violation
自发对称性破缺在平衡条件下是热力学极限奇异性的结果。然而，在相变过程中，序参量的单一全局取向如何从初始对称状态动态地出现，并没有被这种范式所捕获。在这里，我们提出了一系列的对称性参数表明，挑选出一个全球性的选择，有序的状态，实际上是禁止在酉时间演化，即使在存在的环境和无穷小的对称性破缺扰动。因此，我们认为，在我们的日常世界中观察到的相变呈现了量子动力学本身的么正性被自发打破的表现。我们认为，这与观察到的薛定谔的时间依赖方程是不稳定的宏观物体由于相同的奇异热力学限制，影响平衡配置。
2022-09-09 cond-mat.str-el quant-ph
Landauer's principle in the quantum domain
最近讨论强耦合量子系统中热力学过程的论文声称违反了朗道原理，并暗示违反了热力学第二定律。如果这是真的，这将产生强大的后果。只要工作温度接近零度，就可以制造出永久移动电话。它也会对信息论结果的热力学推导产生严重的后果，例如Holevo界。在这里，我们讨论为什么这些说法是错误的。在强耦合的量子域中发生的相关性需要重新考虑如何计算熵，热和功。它表明，一个一致的治疗解决了悖论。
2010-06-08 cs.IT math.IT quant-ph
Violating the Thermodynamic Uncertainty Relation in the Three-Level Maser
纳米级热机易受影响其精度的大波动的影响。热力学不确定性关系（TUR）提供了输出功率，波动和熵成本之间的权衡。这种折衷可以通过表现出量子相干性的系统来克服。这封信提供了一个研究的TUR在一个原型的量子热机，斯科维尔和舒尔茨杜波依斯脉泽。与经典参考系的比较使我们能够确定量子相干性对热机性能的影响。我们确定分析区域的相干性抑制波动，这意味着一个量子优势，以及波动增强的相干性的区域。这种量子效应不能从密度矩阵的非对角元素中预期。因为波动不是单独在稳态中编码的，所以TUR违反是超出稳态相干性的相干性的结果。虽然该系统违反了传统的TUR，它坚持最近制定的量子TUR。我们进一步表明，发动机接近常规极限运行的参数是普遍存在的，量子模型中的TUR违规并不罕见。
2021-08-03 quant-ph
A quantum violation of the second law?
当耦合到零温浴中的原子（必然处于激发态）被用来从浴中提取功时，就会出现明显违反热力学第二定律的情况。这里的谬误是，原子与浴槽的耦合需要做功，而这个功必须超过从原子获得的功。对于耦合到由单弛豫时间模型描述的浴的振荡器的示例，平均振荡器能量和将振荡器耦合到浴所需的最小功都被明确地并且以封闭形式计算。结果表明，最小功总是超过平均振子能量，所以没有违反第二定律。
2006-02-03 quant-ph
Quantum entanglement and Bell inequalities in Heisenberg spin chains
我们证明了在一维各向同性海森堡模型中，两量子比特的热纠缠和对贝尔不等式的最大破坏与一个量子态函数直接相关，即，内部的内能。因此，它们完全由热力学的中心目标配分函数决定。对于铁磁环，我们证明了在任何温度下都不存在热纠缠。给出了并发性与最大违反贝尔不等式的测度之间的显式关系。
2002-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Experimental detection of microscopic environments using thermodynamic observables
现代热力学理论可以用来研究高度复杂的量子动力学。在这里，我们通过实验证明，违反热力学约束允许检测量子系统到隐藏环境的耦合。通过使用IBM量子超导处理器，我们进行热力学测试，以检测与多达四个量子比特组成的系统相互作用的量子比特环境。理论研究结果表明，有效的可扩展性的测试系统的大小方面的实验是补充。因此，他们可能是有用的，以检测一个开放的系统动力学的情况下，其他方法（例如量子态断层扫描）是实际上不可行的。
2021-03-09 quant-ph
A quantum thermal machine surpassing the classical thermodynamic limit on precision
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Trinity College Dublin（都柏林三一学院）；King’s College London（伦敦国王学院）
实验证明超导量子热机可超越经典热力学不确定关系（TUR）的精度界限，观测到TUR比率Q=1.71±0.17，违反经典界限Q≥2，展示了量子与经典热力学的根本区别，为低能耗高精度量子热器件奠定基础。
2026-09-30 quant-ph
Necessary condition for local quantum operations and classical communication with extensive violation by separable operations
我们给出了一个概念上简单的必要条件，使得可分离的量子操作可以通过子系统上的局部操作和各方之间的经典通信（LOCC）来实现，该条件遵循一种新的理解LOCC的方法。这一必要条件适用于任何数量的参与方和任何有限数量的通信轮数，因此也提供了一个完全一般的充分条件，即给定的可分离操作不能被LOCC精确实现。此外，它还证明了可分离操作和LOCC之间的一个非常强烈的区别，因为存在前者的例子，其中的条件被广泛违反。更确切地说，可分离操作对我们的LOCC必要条件的违反随着参与方数量的增加而无限增长。
2013-11-11 quant-ph
Spontaneous Unitarity Violation and Quantum State Reduction
本文从哲学角度考察自发幺正性破坏模型，提出量子态约化可作为热力学现象涌现，并给出一种改进概率倾向性解释的量子力学概率新解释。
2025-01-03 physics.hist-ph quant-ph
The thermodynamics of readout devices and semiclassical gravity
University of Cambridge（剑桥大学）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）
本文研究了读出设备在半经典重力中的热力学影响，指出其与 von Neumann 熵的定义不同，并反驳了第二定律违反的主张。
2025-12-12 gr-qc hep-th quant-ph
Introduction to Quantum Thermodynamics: History and Prospects
量子热力学是热力学和量子力学两个独立理论之间的持续对话。每当这两种理论处理相同的现象时，就会出现新的见解。我们遵循平衡量子热力学和熵的概念和熵不等式的对话，这是II定律的基础。动力学的考虑导致量子开放系统的非平衡热力学。完全正映射的核心部分进行了讨论，导致Gorini-Kossakowski-Lindblad-Sudarshan GKLS方程。我们通过系统浴弱耦合限制WCL导致动态版本的I-定律解决热力学的连接。对话是通过对量子发动机和冰箱的分析而发展起来的。讨论了往复式和连续式发动机。自治量子吸收制冷机被用来说明III定律。最后，我们描述了一些开放的问题和观点。
2018-05-31 quant-ph
Violation of Detailed Balance in Quantum Open Systems
本文研究量子开放系统在稀薄气体中的动力学，发现超越Born近似时Gibbs态的细致平衡被破坏，与散射T矩阵缺乏时间反演对称性有关，导致热平衡下存在持续概率流和热流。
2023-07-30 quant-ph
Comments on "Cooling by Heating: Refrigerator Powered by Photons"
我们的评论，在物理学中提出的模型。108，120603（2012）违反了热力学第三定律的动力学版本。我们讨论了热力学第三定律的不同表述，并提出了违反的可能原因。
2012-08-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
Detailed fluctuation theorem bounds apparent violations of the second law
热力学第二定律是关于熵产生统计的陈述，$\langle Σ\rangle \geq 0$。对于小系统，已知熵产生是随机变量，并且在某些实验中可能观察到负值（$Σ< 0$）。这种情况有时被称为明显违反第二定律。在这个意义上，第二定律多久被违反一次？对于一个给定的平均$\langle Σ\rangle $，我们表明，强详细的波动定理意味着一个较低的紧界的明显违反第二定律。作为应用，我们验证了在弱耦合近似下，由玻色子模式介导的两个水库之间的热交换问题，一个悬浮的纳米粒子和一个经典的粒子在一个盒子中产生的熵的界限是满足的。
2021-10-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum state reduction of general initial states through spontaneous unitarity violation
本文提出自发幺正性破缺模型族，适用于任意多态的一般初始叠加，并证明玻恩概率规则在所有情况下自发涌现，从而将测量解释为热力学极限中的涌现现象。
2024-04-19 cond-mat.str-el quant-ph
Correlations, operations and the second law of thermodynamics
完全正的保迹映射对于热力学第二定律的表述是必不可少的。量子系统的动力学，与它们的环境相关，一般不被这样的映射描述。我们探讨如何解决这个问题，通过描述这个问题的经典模拟。我们认为相关的概率分布，其随后的系统动力学是不好的描述随机映射，并规定正确的方式来描述的动态。我们使用这个处方来讨论第二定律的经典版本，适用于相关的概率分布。
2014-11-28 cond-mat.stat-mech physics.class-ph quant-ph
Unbounded violation of tripartite Bell inequalities
我们证明，有三分量子态（随机幺正构造），可以导致任意大的违反贝尔不等式的二分法观察。因此，这些状态可以承受任意数量的白噪声之前，他们承认在一个本地隐藏变量模型的描述。这与二分情形形成鲜明对比，在二分情形中，所有的违反都以格罗滕迪克常数为界。我们将讨论的可能性，确定希尔伯特空间维数从所获得的违反和评论的影响，通信复杂性理论。此外，我们证明了从广义GHZ态得到的破坏总是有界的，因此，与许多其他情况相比，GHZ态在这种情况下不会导致极端的量子关联。结果是基于工具的算子空间和张量规范的理论，我们利用它来证明存在的有界，但不完全有界的三线性形式从交换C*-代数。
2007-11-08 math-ph math.MP quant-ph
Hyperentropic systems and the generalized second law of thermodynamics
全息界限断言，系统的熵$S$从上到下的界限是以普朗克面积测量的外接表面面积${\cal A}$的四分之一：$S\leq {\cal A}/4{\ell^2_P}$。这个界限被广泛认为是任何基本理论的必要条件。此外，还论证了全息束缚是广义热力学第二定律成立的必要条件。然而，在这项工作中，我们明确表明，超熵系统（违反全息熵界）确实存在于高维时空。我们解决了这个明显违反GSL，并得出一个上限的超熵物体的面积。
2011-08-03 gr-qc hep-th quant-ph
