Emergent thermodynamics in a quenched quantum many-body system
研究了量子多体系统在控制参量突然猝灭下的功统计、涨落关系和不可逆熵产生。通过将猝灭视为一种热力学变换，我们证明了封闭多体量子系统的非平衡动力学中不可逆性的出现可以被准确地表征。我们证明了我们的想法，考虑横向量子伊辛模型，采取了平衡的瞬时开关的横向场。
2012-07-19 cond-mat.stat-mech quant-ph
Stochastic thermodynamics of all-to-all interacting many-body systems
我们提供了一个随机的热力学描述跨尺度的$N$相同的单位与所有的相互作用，被驱动远离平衡不同的水库和外力。我们开始在微观水平与泊松率描述多体状态之间的转换。然后，我们确定了一个精确的粗粒化导致系统职业之间的泊松转换的介观描述。我们继续研究宏观波动的马丁-Siggia-Rose形式主义和大偏差理论。在宏观极限（$N \to \infty$），我们推导出精确的非线性（平均场）速率方程描述最可能的职业的确定性动力学。我们确定的尺度的热力学和动力学，确保热力学的一致性（包括详细的波动定理）在微观，介观和宏观尺度。概念上的不同性质的香农熵（和随之而来的随机热力学）在不同的尺度也概述。宏观波动是在一个非平衡伊辛模型中半解析地计算的。我们的工作为研究非平衡相变热力学提供了一个强有力的框架。
2020-05-08 cond-mat.stat-mech
Relating thermodynamic quantities of convex-hard-body fluids to the body's shape
本文建立凸硬粒子流体热力学与粒子形状的映射及ε微扰理论，推导领头阶状态方程，并用椭圆流体解析与Monte-Carlo模拟验证相变随ε线性移动。
2025-06-14 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic entropy of a many body energy eigenstate
有人认为，一个典型的多体能量本征态有一个定义良好的热力学熵和个人的本征态具有类似的一般孤立系的热力学特性。我们研究大系统的本征态能量相当于有限的温度。当系统的准静态演化是绝热的（在量子力学意义上），两个耦合的子系统可以将热量从一个子系统传递到另一个子系统，但仍保持在能量本征态。为了从波函数明确地构造熵，自由度被分成两个不相等的部分。我们认为，这两个子系统之间的纠缠熵是较小的子系统的每自由度的热力学熵。这是通过追踪较大的子系统来获得密度矩阵，并计算对角和非对角对纠缠熵的贡献来完成的。
2009-10-31 cond-mat.stat-mech quant-ph
Many-body effects on the thermodynamics of closed quantum systems
失平衡量子系统的热力学对于量子技术的发展是非常重要的，然而，许多体相互作用的影响以及它们与温度、不同驱动和动力学机制的相互作用在很大程度上仍然未知。在这里，我们提出了一个系统的研究，这些相互作用：我们认为各种相互作用（从非相互作用的强相关）和动力学（从突然淬火准绝热）制度，并得出一些一般性的结论，有关工作提取和熵产生。由于处理多体相互作用系统是非常具有挑战性的，我们引入了一个简单的近似，其中包括，对于平均量子工作，多体相互作用仅通过初始状态，而动力学是完全非相互作用。我们证明，这种简单的近似是令人惊讶的好，估计平均量子工作和相关的熵变，即使多体相关性是显着的。
2019-05-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamic role of main reaction pathway and multi-body information flow in membrane transport
两类膜转运，即次级主动和被动转运，被理解为在相同的蛋白质结构的不同的反应途径，在本文中描述的16状态模型。为了量化次级主动运输和被动运输之间的热力学差异，我们将由两个子系统组成的四态模型中的自主恶魔的信息热力学第二定律扩展到由代表膜运输的四个子系统组成的16态模型。我们减少了16个状态到4个状态，并推导出粗粒度的信息热力学第二定律，它提供了一个上界的自由能传输的粗粒度的信息流。我们还推导了一个上限的自由能输运的多体信息流表示的两体或四体的相关性，在16状态模型，利用循环分解。粗粒度信息流和多体信息流表达了二次主动和被动输运之间的定量差异。数值分析表明，粗粒度的信息流是积极的二次主动输运和消极输运。四体关联在二次主动输运的多体信息流中占主导地位。相比之下，二体相关性是占主导地位的被动传输。这一结果表明，粗粒信息流的符号以及四体关联和二体关联的差异解释了次级主动输运和被动输运中自由能输运的差异。
2022-04-20 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Optimal control of many-body non-equilibrium quantum thermodynamics
我们证明了量子最优控制技术的有效性，利用非平衡过程产生的不可逆性，实现在酉进化量子多体系统。我们讨论了有限尺寸量子伊辛模型在有限时间变换下的动力学，这种变换必然产生不可逆性。我们表明，工作可以通过这样的转换，通过最佳的控制淬火，而淬火的不可逆性程度非常低的值，从而提高效率的过程，铺平了道路，完全可控的非平衡态量子过程的热力学。
2016-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Process of equilibration in many-body isolated systems: Diagonal versus thermodynamic entropy
最近发现，由有限个粒子组成的孤立量子系统的猝灭动力学的特征是波包在多体希尔伯特空间中的指数扩展。当粒子间相互作用足够强时，就会发生这种情况，从而导致在未微扰基础上考虑的多体本征态的混沌结构。这里使用的半分析方法，允许一个估计的指数增长率以及弛豫时间，之后的平衡（热化）出现。描述该过程的关键成分参数是由初始激发态、粒子数和相互作用强度定义的局域态密度（LDoS）的宽度$Γ$。在本文中，我们表明，除了$Γ$作为生存概率的衰减率的意义，LDOS的宽度是直接相关的对角熵和后者可以连接到一个系统的热力学熵的平衡态后出现的完全放松。有关两个熵的解析表达式推导出唯象和数值证实的随机两体相互作用的玻色子模型，以及在一个确定性的模型，成为完全可积的连续极限。
2020-03-20 cond-mat.stat-mech nlin.CD quant-ph
Many-body systems with SU(1,1) dynamical symmetry: from dynamics to thermodynamics based on the trace formula
对于一个由给定李群描述的具有动力学对称性的量子（多体）系统，我们研究了复系数指数算子在玻色子实现下的一个不可约子空间中的迹.利用这种方法，对于紧群，我们得到了迹的结果，它与著名的Weyl特征标公式是一致的。对于非紧群（以SU（1，1）为应用），也得到了迹的收敛条件。这种方法可能是研究处于平衡态或非平衡过程的量子（多体）系统热力学的有力工具。
2022-03-30 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Discrete Thermodynamic Bethe Ansatz
我们提出了离散TBA方程的模型与离散谱。我们说明了我们的建设上的Calogero-Moser模型，并确定离散的2体TBA功能，产生精确的N体Calogero-Moser热力学。我们将此算法应用于谐波阱中的Lieb-Liniger模型，该模型与一维谐波阱中玻色-爱因斯坦凝聚体的微观描述有关。我们发现离散的TBA在一阶微扰理论中正确地再现了谐振阱中Lieb-Liniger模型的N体基态能量，但在二阶时出现了修正。
2001-04-06 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics of quantum dissipative many-body systems
我们考虑在Caldeira-Leggett模型中描述的具有耗散的量子非线性多体系统，即，通过密度矩阵的路径积分中的非局部作用。近似的经典式的热力学量的公式推导出的情况下，许多自由度，一般动力学和耗散二次型。基本方案是纯量子自洽调和近似（PQSCHA），等价于Feynman-Jensen不等式的变分方法与适当的二次非局部试验行动。一个低耦合近似允许得到可管理的PQSCHA表达式的量子热平均值与经典玻尔兹曼因子，涉及一个有效的潜力和内部高斯平均，描述了波动起源于量子性和耗散的相互作用。PQSCHA的应用程序的量子phi 4链与Drude类耗散显示非平凡的耗散效果，取决于它的强度和带宽。
1999-05-26 cond-mat.stat-mech
Thermodynamics at zero temperature: inequalities for the ground state of a quantum many-body system
证明了零温下单组分多体系统的相互作用能、压强和体积不等式$E_{\rm int} \leq\, P\,V$成立，其中$E_{\rm int}$、$P$和$V$分别为相互作用能、压强和体积.在相当一般的假设下，利用不同粒子数系统的基态能量的Anderson型联系，证明了这个不等式。我们还考虑了在系统中加入杂质粒子的情况，导出了杂质的化学势和两个杂质的束缚态的结合能的不等式。
2021-07-22 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Universal finite-time thermodynamics of many-body quantum machines from Kibble-Zurek scaling
通过考虑多体量子奥托循环，我们证明了量子机器有限时间热力学中普遍特征的存在，在该循环中，工作介质在幺正冲程期间被驱动越过量子临界点.具体来说，我们考虑一个由耗散能量和放松浴驱动的量子引擎。我们表明，在非常一般的条件下，输出工作是由Kibble-Zurek机制，即，它表现出一个通用的幂律缩放与驱动速度通过临界点。我们还优化了有限时间热力学作为驱动速度的函数。最大功率和相应的效率采取普遍的形式，并达到由临界指数控制的最佳速度。考虑横场伊辛自旋链作为工作介质，我们改进了我们的结果。对于这个模型，我们还展示了效率和功率如何随着发动机变得至关重要而变化。
2020-11-19 cond-mat.stat-mech quant-ph
Steady State Thermodynamic Functions for Radiation Field
Oono和Paniconi曾多次尝试构建非平衡定态的热力学公式，称为定态热力学（SST）。本文研究了辐射场的SST。考虑一个大的黑体中的一个空腔，在其中放入另一个黑体，使外黑体和内黑体的温度不同，并保持它们的温度不变。然后，黑体之间的辐射场保持在一个非平衡的稳定状态与一个稳定的能量流。(The内黑体可以被认为是具有霍金辐射的黑洞的代表，而空腔是包括黑洞的宇宙。根据光子在单位时间内通过虚单位面积所携带的总动量，定义了SST的压强。在此基础上，给出了满足热力学函数凸性/凸性、状态变量强性/广性、热力学函数间Gibbs-Duhem关系和Legendre变换等合理性质的稳态热力学函数和状态变量的定义.
2003-10-29 cond-mat.stat-mech gr-qc
Heat engine driven by photon tunneling in many-body systems
近场热机是将由主热源支持的渐逝热场转换成可用的机械能的装置。通过分析三体近场热机的热力学性能，我们证明了它们提供的功率可以大大大于两体系统，显示出它们在能量收集方面的强大潜力。讨论了三体系统中能量和熵通量的理论极限，并与相应的两体系统进行了比较。这些考虑证实了三体光子隧穿驱动的能量转换过程的热力学可用性可以超过两体系统的热力学可用性。
2015-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.optics
Surface thermodynamics, surface stress, equations at surfaces and triple lines for deformable bodies
本文研究了变形体表面的热力学和力学，遵循并改进了吉布斯的一般方法。它首先表明，“本地”热力学变量的表面状态的温度，化学势和表面应变张量（真正的热力学变量，粘弹性固体或粘性流体）。给出了表面应力的新定义，并给出了相应的表面热力学方程。然后得到了表面的力学平衡方程。它涉及到表面应力，类似于体积的柯西方程。它的法向分量是拉普拉斯方程的推广。在（体-液-液）三重接触线处，得到两个方程，它们表示：（i）固定在物体上的三重接触线的力（表面应力）的平衡;（ii）相对于物体的三重接触线的运动的平衡。这最后一个方程导致一个强有力的修改杨的经典毛细管方程。
2019-06-26 cond-mat.other cond-mat.stat-mech
On the long range correlations of thermodynamic systems out of equilibrium
实验表明，定常非平衡态的宏观系统具有局域热力学变量的长程关联。在以前的文献中，我们提出了一个非平衡自由能的Hamilton-Jacobi方程作为非平衡热力学的基本原理。在这里，我们展示了如何两点相关性的方程可以从任意输运系数的动力学与外部场和边界水库的Hamilton-Jacobi方程。与波动流体力学相反，这种方法可以用来推导任何阶的相关方程。一般来说，该方程的解的关联函数是非平凡的，并表明，长程关联确实是一个共同的特点，非平衡系统。最后，我们建立了一个标准，以确定是否当地的热力学变量是正相关或负相关的性质的输运系数。
2007-05-21 cond-mat.stat-mech
Ergodic properties of a generic non-integrable quantum many-body system in thermodynamic limit
本文研究了一个一般但简单的不可积的{\em局域}相互作用粒子的量子{ \em多体}系统，即一维格点上无自旋费米子的被踢$t-V$模型（等价于被踢的1/2自旋海森堡XX-Z链）.动力学的统计性质（量子遍历性和量子混合）和{ \em热力学极限}中的量子输运性质被认为是随反冲参数（控制不可积程度）的变化而变化的。我们发现并证明了{ \em弹道}传输和非遍历，非混合动力学（意味着在所有温度下无限的电导率）在零或非常小的反冲参数的{ \em可积}区域中，并且更一般和重要的是，也在反冲参数的{ \em中间}值的{\em不可积}区域中，而只有足够大的踢参数，我们恢复量子遍历性和混合意味着正常（扩散）运输。我们提出了一个序参量（电荷刚度$D$），它控制从非混合/非遍历动力学（有序相，$D>0$）混合/遍历动力学（无序相，D=0）在热力学极限的相变。此外，我们发现{ \em的时间-关联函数的指数衰减}的混合动力学制度。在三种不同的数值和分析方法中得到一致的结果：（i）有限系统的时间演化和时间关联函数的直接计算，（ii）有限系统的完全对角化和静态数据的统计分析，以及（iii）无限系统的量子运动不变量的代数构造，特别是时间平均的可观测量。
1998-08-18 chao-dyn cond-mat.stat-mech nlin.CD
Macroscopic Thermodynamic Reversibility in Quantum Many-Body Systems
热操作的资源理论是小尺度热力学的一个已建立的模型，它将平衡态热力学扩展到非平衡态。在任何尺寸的晶格上，具有任何双折射不变的局部哈密顿量，我们确定了一个大的双折射不变的状态，可以可逆地转换为热操作和少量的相干性的热状态和从热状态。这些是空间遍历状态，即，状态，具有任何观测到的绝对不变的尖锐统计，以及具有相同热力学势的这些状态的混合物。作为一个中间结果，我们表明，对于一般的状态，如果最小和最大的相对熵的热态近似一致，这意味着近似可逆的相互转换，并从热态与热操作和一个小的相干源。我们的研究结果提供了一个强有力的联系之间的抽象资源理论的热力学和更现实的物理系统，因为我们实现了强大的和可操作的表征的出现的热力学势的守恒不变的晶格系统。
2019-07-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamic bounds on the asymmetry of cross-correlations with dynamical activity and entropy production
本文针对非平衡系统的互相关不对称性，利用动力学活性与熵产生率建立两个归一化热力学界限，兼具广泛适用性与实验可检验性。
2024-04-05 cond-mat.stat-mech
Where Nonlinearity in Thermodynamic Average Comes from? Configurational Geometry Revisited
对于经典的常组分离散系统，我们从理论上研究了热力学（所谓的正则）平均w.r.t.多体相互作用，在配置空间的几何信息。我们澄清，非线性本质上来自偏差的组态态密度（CDOS）之前，应用多体相互作用的系统，从多维高斯分布。这一发现有力地表明了研究CDOS偏差如何在平衡结构和热力学平均势能之间建立双向稳定性关系的重要意义。
2019-09-03 cond-mat.stat-mech
MBL-mobile: Quantum engine based on many-body localization
多体定域（MBL）系统在其内在动力学下不热化。MBL的无热性，我们建议，可以利用热力学任务。我们说明这种能力，制定一个奥托发动机循环的量子多体系统。该系统是一个强本地化MBL制度和热（或弱本地化）制度之间的斜坡。MBL系统和热系统的能级相关性之间的差异使得中尺度发动机能够在热力学极限下并行运行，提高了发动机的可靠性，并抑制了最坏情况下的试验。我们估计解析和数值计算发动机的效率和每循环功率。该效率反映了传统热力学奥托发动机的效率。每个周期的功率与系统大小成线性关系，与局部化长度成逆指数关系。这项工作介绍了一个热力学镜头MBL，其中，最近已经研究了很多，现在可以考虑在热力学任务中使用。
2019-02-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Work Extraction Across a Thermodynamic Hierarchy in Quantum Many-Body Systems
University of Tokyo（东京大学）；RIKEN（理化学研究所）
该研究揭示量子多体系统存在热力学层级结构，熵差（表现为互信息密度）决定了扩大允许操作范围时功增益的界限，为量子功提取提供了理论依据。
2026-09-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Fermionic one-body entanglement as a thermodynamic resource
本文证明双模费米子态的纠缠可在开放系统热力学过程中作为真正的量子资源，完成可分态无法实现的任务，从而为费米子纠缠的操作意义提供新见解。
2023-03-23 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamic phases in first detected return times of quantum many-body systems
研究量子多体系统首次返回时间概率分布，发现其可映射为经典自旋链配分函数的解析延拓，且衰减方式依赖于自旋链的铁磁或顺磁相，为多体量子首次探测问题提供了热力学相的理解。
2025-05-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Exact thermodynamic limit of short-range correlation functions of the antiferromagnetic $XXZ$-chain at finite temperatures
数值计算了自旋为1/2的$XXZ$海森堡无限长链在有限温度下的最近邻和次最近邻关联函数。
2005-08-02 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Strong Chaos in the N-body problem and Microcanonical Thermodynamics of collisionless self gravitating systems
动力学的理由在于一个有效的统计力学的自引力系统的基础制定，分析一些众所周知的障碍，认为防止严格的统计处理。结果表明，N体引力系统满足强混沌判据，从而支持了常能面上轨道分布越来越均匀的假设，即，微正则分布的渐近演化。然后，我们专注于统计系综的等价性的必要条件，并指出，这种等价性是打破任何N体系统的相互作用具有可比的范围与其空间扩展。一旦意识到这些障碍源于牛顿相互作用的长程性质，导致正则和巨正则热力学势的非扩展性，我们证明了一个适当广义的微正则系综构成了一个正交阵，即，正确热力学的可靠框架。在这种情况下，我们使用热力学关系，并找到一致的定义熵（这原来是广泛的，尽管相互作用的不稳定性），温度和热容。然后，第二定律的标准是用来选择的长期平衡描述，对于任何有限的时间，自引力系统的宏观行为的层次。
2001-02-08 astro-ph cond-mat.stat-mech physics.class-ph
Thermodynamics of interacting many-body quantum systems
技术和科学的进步已经带来了一个时代，在这个时代里，相干量子力学现象可以在凝聚态物理中以前所未有的时间尺度被探测和实验实现。反过来，近几十年来，科学界对非平衡动力学和热力学的不可逆性特征产生了兴趣，特别是与冷原子平台和热电装置有关。在这篇博士论文中，我总结了我在博士期间获得的一些最重要的结果，关于涉及相互作用的多体量子系统的热力学。讨论的主题包括三个主要主题：自旋/粒子输运在非可积系统，探索在本征态热化和有限温度运输自主热机。通过质疑当地的可积性破坏扰动的影响，我描述了微妙的影响，可能会出现从守恒定律和它们的连接到线性响应传输使用微观模型。然后，我描述热化的背景下，本征态热化假设及其后果的多体纠缠和高阶关联函数。最后，出于在有限温度范围内描述量子热机的必要性，我引入了一种新的基于张量网络的方法来研究采用相互作用的多体系统作为工作介质的自治机器的热力学性质。
2021-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Tensor-network approach to thermalization in open quantum many-body systems
利用张量网络方法研究了热力学极限下开放不可积量子多体系统的弛豫动力学。利用一致矩阵乘积算符（MPO）作为无穷大系统的密度矩阵的变换，模拟了无穷大系统的Lindblad量子主方程（LQME）.此外，我们建立了一种方法来衡量的热力学等价性的两个状态所描述的一致的MPO。我们数值计算表明，当LQME的初始状态是一个热吉布斯态，一个时间演化的状态总是无法区分的吉布斯态与时间相关的有效温度在弱耗散和热力学极限。
2020-12-22 cond-mat.stat-mech quant-ph
Parquet theory for correlated thermodynamic Greens functions
我们解决的问题，找到自洽的镶木地板方程的两体相关的格林函数所产生的累积展开。为非相对论性电子系统发展的一般理论再现了顶点函数的传统两体拼花图解技术。作为应用，我们将交叉不变线性化的基本parquet方程组处理为关联二粒子格林函数。
2009-11-09 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Thermodynamic Bound on the Asymmetry of Cross-Correlations
该研究发现了约束双时互相关不对称性的普适热力学不等式，以循环亲和性界定不对称性上限，可用于推断驱动强度，还证明了噪声振荡相干性猜想并推导出生化信号定向信息流的热力学边界。
2023-08-23 cond-mat.stat-mech
Inherent correlations between thermodynamics and statistic physics in extensive and nonextensive systems
借助于广延和非广延系统熵的一般表达式，从热力学和统计物理的角度揭示了热力学与统计力学之间的一些重要关系。这些关系再次通过MaxEnt方法得到证明。结果表明，对于可逆等温过程，热力学第一、第二热力学定律和MaxEnt方法所包含的信息是等价的。此外，还利用这些关系导出了非广延和广延统计中的概率分布函数，并计算了一些有趣系统的广义力。所得结果具有普遍意义。
2008-10-24 cond-mat.stat-mech
Field representation of interatomic interactions: from relativistic dynamics to microscopic thermodynamics of both many-body and few-body systems
证明了稳定的原子间相互作用势类可以用Yukawa势的有限或无限叠加形式精确表示。在经典场论的框架下，引入辅助标量场来描述中性粒子（原子）系统的动力学。在原子静止的情况下，这个场等价于原子间势，但在动力学的情况下，它描述了通过相对论经典场相互作用的原子系统的动力学。提出了一个由原子和辅助复合场组成的系统的相对论拉格朗日量。本文导出了由原子和辅助场组成的系统的相对论动力学方程。本文导出了由原子和辅助场组成的系统的相对论动力学封闭方程组。在所得到的系统中，一个精确的分析排除场变量进行，并推导出一个封闭的动力学方程相对于无概率的微观原子分布函数。关键词：经典相对论动力学;因果性原理;稳定的原子间相互作用;不可逆现象;延迟相互作用
2022-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Instability of many-body localized systems as a phase transition in a nonstandard thermodynamic limit
多体局域化（MBL）相变不是传统的热力学相变。因此，为了定义相变，人们应该允许以一种不是传统热力学极限的方式来取无限系统的极限的可能性。我们探索这一所谓的“雪崩”不稳定性，由于罕见的热化区域在MBL相淬火随机系统在一个以上的空间维度，找到一个非常规的方式缩放系统，使他们有一个类型的相变。这些论点表明，MBL的相变在系统中的短程相互作用在一个以上的维度是一个过渡的纠缠本征态开始蔓延到一些典型的区域：过渡设置时雪崩开始。一旦这种纠缠开始，系统就会热化。从这一点来看，研究较多的情况下，一维MBL与短程相互作用是一个特殊的情况下，不同的，在某些方面更传统的，类型的相变。
2019-01-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Improving thermodynamic bounds using correlations
我们讨论了如何使用不同的物理观测量之间的相关性，以改善最近得到的热力学界，特别是波动响应不等式（FRI）和热力学不确定性关系（TUR）。我们表明，增加测量的可观的数量总是会产生一个更紧的约束。如果其中一个观测量是守恒量，其期望在系统的给定扰动下是不变的，那么这个更紧的界限变得特别有用。对于TUR的情况下，我们表明，这适用于任何功能的系统的状态。所得到的相关性TUR考虑了当前和非当前可观测值之间的相关性，从而收紧了TUR。我们在$\text{F}_1$ -ATP酶分子马达模型上展示了我们的发现，该模型是一个由两个环组成的马尔科夫跳跃模型，并通过二维通道进行运输。我们发现，相关TUR是显着更紧密的TUR，可以接近一个平等，甚至远离平衡。
2022-01-07 cond-mat.stat-mech
Fluctuation Theorem with Information Exchange: Role of Correlations in Stochastic Thermodynamics
我们建立了非平衡系统与其他自由度（如观测器和反馈控制器）之间存在信息交换的涨落定理，其中信息交换量被添加到熵产生中。由此产生的广义第二定律设定了信息交换过程中能量耗散和能量消耗的基本限制。我们的结果不仅适用于反馈控制的过程，但也更广泛的信息交流类，并提供了一个统一的框架的非平衡热力学测量和反馈控制。
2012-10-10 cond-mat.stat-mech
Path-integral approach to the thermodynamics of bosons with memory: Density and correlation functions
扩展以前的工作，使用路径积分形式主义，我们推导出的一个粒子约化密度矩阵和两点关联函数的二次系统的玻色子，通过一般类的内存内核相互作用的表达式。应用所得结果研究了与外界可分辨质量简谐耦合的囚禁玻色子的密度、凝聚分数和对关联函数。
2021-09-01 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Two-body correlations and the superfluid fraction for nonuniform systems
我们扩展了一个周期性的固体（空间有序的超固体）的超流分数的单体相函数的上限，包括两体相关联。单体电流密度不再与单体相的梯度乘以单体密度成比例，而是还取决于两体关联函数。同时确定一体和二体相函数的方程需要一体、二体和三体关联函数的知识。该方法也可以扩展到无序固体。流体的两体密度和两体相函数是几何不变的，不能利用这种额外的自由度来降低它们的能量。
2006-12-18 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic correlation inequality
本文提出热力学关联不等式，用动力学活动性约束马尔可夫过程中关联函数的变化，并将其应用于线性响应函数，证明扰动影响可由动力学活动性界定上界。
2024-02-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Calculating eigenvalues of many-body systems from partition functions
本文提出了一种无需求解本征函数而计算多体系统本征值的方法。在许多情况下，我们只需要本征值的知识，而不是本征函数的知识，所以我们需要一种方法，只求解本征值，而不求解本征函数。本文以统计力学为基础建立了该方法。在统计力学中，计算热力学量只需要特征值的知识，特征值的信息就体现在热力学量中。本文提出的方法实际上是一种从热力学量中提取本征值的方法。作为应用，我们计算了一些多体系统的本征值。特别地，该方法被用于计算量子多体系统中的量子交换能。利用该方法计算了拓扑效应对特征值的影响。此外，我们改进了文献中计数函数与热核之间关系的结果。
2018-05-18 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Low-temperature breakdown of many-body perturbation theory for thermodynamics
通过解析和数值计算表明，当基态的能量序或简并度随微扰强度变化时，巨正则系综中的有限温度多体微扰理论在零温度下收敛半径为零.在一阶Hirschfelder-Certain简并微扰理论下，当参考态的简并度被部分或完全提升时，巨势和内能发散为$T \to 0$ .与早先提出的化学势$μ$的重整化相反，这种不收敛首先被W. Kohn和J.M. Luttinger，是由在$T=0$的玻尔兹曼因子$e^{-E/k_\text{B}T}$的非分析性质引起的，也是对不涉及$μ$的正则系综的破坏。这一发现揭示了微扰理论的一个根本缺陷，这个缺陷深深植根于幂级数展开式的数学限制，并且不太可能在其框架内消除。
2021-01-08 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Nonequilibrium quantum thermodynamics of determinantal many-body systems: Application to the Tonks-Girardeau and ideal Fermi gases
本文发展了一种计算时变势场中量子多体系统功分布特征函数的一般方法，其多体波函数可以表示为Slater行列式形式。我们的结果适用于广泛的系统，包括一个理想气体的无自旋费米子在一维（1D），Tonks-Girardeau（TG）气体的硬核玻色子，以及一维气体的硬核任意子。为了说明我们的方法的实用性，我们专注于TG气体局限于一个任意的时间依赖的捕获势。特别是，我们使用的行列式表示的多体波函数的TG气体的非平衡态热力学的特点，并获得精确的和计算上易于处理的表达式--在Fredholm行列式-平均工作，工作概率分布函数，nonadiabaticity参数，和Loschillary振幅。当应用到谐波捕获TG气体，我们的平均工作和nonadiabaticity参数的结果减少到以前使用另一种方法得到的。接下来，我们提出使用陷阱频率的周期性调制，以便通过利用参数共振现象将系统驱动到高度非平衡态。在这样的驱动协议下，非绝热性参数可以达到大的值，这表明与先前考虑的突然淬火协议相比，在系统上进行了大量的不可逆功。这种设想在超冷原子实验中是可以实现的，有助于对系统所有热力学性质的基本理解。
2020-10-12 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Generalized Laws of Thermodynamics in the Presence of Correlations
热力学的热力学定律，尽管它们的适用范围很广，但当系统与它们的环境相关联时，它们就失效了。在这里，我们将热力学推广到允许存在相关性的物理场景，包括存在强相关性的场景。我们利用信息和物理之间的联系，并引入了一个一致的重新定义的散热系统会计的信息流从系统到浴的条件熵。因此，亥姆霍兹自由能的公式相应地被修改。这样的补救措施不仅修复了明显违反朗道擦除原理和第二定律，由于异常热流，但也导致了一个普遍有效的重新制定的热力学热力学定律。在这种信息论方法中，系统和环境之间的相关性存储工作潜力。因此，在这种观点中，表观异常热流是由这种势驱动的制冷过程。
2017-12-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Effect of magnetic disorder and strong electron correlations on the thermodynamics of CrN
利用第一性原理计算研究了磁无序和电子关联对CrN结构和热力学性质的影响。通过与相干势近似计算和互补磁采样方法的比较，我们说明了一个特殊的准随机结构超原胞治疗磁无序的可用性。LDA+U计算的结构和电子性质与实验结果的比较证明，需要一个治疗的电子关联效应超出局域密度近似。当磁无序和强电子关联同时考虑，压力和温度引起的结构和磁性的CrN转变可以理解。
2010-06-17 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
The bulk correlation length and the range of thermodynamic Casimir forces at Bose-Einstein condensation
在微观上研究了两个经历玻色-爱因斯坦凝聚的三维系统：理想玻色气体和非理想平均场玻色气体的体关联长度与热力学Casimir力衰减长度之间的关系.对于这些系统中的每一个，两个长度在从单相侧接近对应的凝结点时发散，并且彼此成比例。我们确定的比例因子，并讨论它们对边界条件的依赖。衰变长度和关联长度的临界指数值相同，对于理想气体为1/2，对于不理想气体为1。
2012-06-25 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Many Body Thermodynamics on Quantum Computers via Partition Function Zeros
相互作用的量子系统说明了复杂的现象，包括相变到新的有序相。临界现象的普遍性使其描述简化为仅确定转变温度和临界指数。数值计算这些结果的系统在新的通用类是复杂的，由于临界减速，需要增加资源附近的临界点。另一种方法是在复平面上解析地继续计算，并通过其零点确定配分函数。在这里，我们展示了如何鲁棒地执行这种分析的嘈杂的中间尺度捕获离子量子计算机在一个可扩展的方式，使用XXZ模型作为原型。我们说明了从XY样的行为伊辛样的行为作为一个功能的各向异性的过渡。虽然量子计算机还不能扩展到热力学极限，但随着硬件的改进，我们的工作提供了一条途径，可以确定无法以其他方式解决的系统的关键现象。
2020-09-10 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Quantum simulation of thermodynamics: Maxwell relations for pair correlations
本文提出广义麦克斯韦关系，将每个热力学量与单个局域关联函数关联，从而在量子模拟器中从对关联函数推导热力学性质，并展示其在多个量子多体模型及原子级薄材料等凝聚态系统中的应用。
2025-06-24 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Zero-temperature limit and statistical quasiparticles in many-body perturbation theory
研究了正常费米系统多体微扰理论中自洽平均场势的逐阶重整化。建立在以前的工作主要是由Balian和德Dominique，作为一个关键的结果，我们推导出一个热力学扰动系列，体现了一致性的绝热零温度形式主义与微扰统计力学--各向同性和各向异性系统--并满足在每个订单和所有温度下的热力学关系与费米液体理论。这些性质证明了所有的订单。
2019-07-30 cond-mat.stat-mech nucl-th
Fluctuation Theorem for Many-Body Pure Quantum States
我们证明了热力学第二定律和纯量子态的非平衡涨落定理，整个系统服从可逆幺正动力学，其中热浴的初始态不是正则分布，而是满足本征态热化假设（ETH）的单个能量本征态.我们的结果在数学上是严格的，并基于Lieb-Robinson界，它给出了多体量子系统中信息传播速度的上界。子系统的纠缠熵与热力学热有关，突出了信息-热力学联系的基础。我们通过对硬核玻色子的数值模拟证实了我们的理论，并观察到了从热涨落到裸量子涨落的动力学交叉。我们的结果揭示了第二定律源于量子力学的一个普遍的假设，并且可以通过人工孤立量子系统（如超冷原子）进行实验验证。
2017-03-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamic cost of creating correlations
我们调查的基本限制所施加的热力学创建相关性。考虑收集最初不相关的热量子系统，我们问有多少经典和量子关联可以通过一个循环的哈密顿过程。我们推导出形成的互信息和纠缠的界限，作为系统的温度和可用能量的函数。虽然对于有限数量的系统有一个最高温度允许创建的纠缠，我们表明，真正的多体纠缠-最强的形式纠缠在多体系统-可以在任何温度下创建时，考虑足够多的系统。这种方法可以在例如量子信息处理中找到应用，用于其中热力学考虑不能被忽略的物理平台。
2015-01-15 cond-mat.stat-mech quant-ph
Many-body localization and delocalization dynamics in the thermodynamic limit
无序量子系统在经历多体局域化（MBL）跃迁时，在其自身动力学条件下无法达到热平衡。然而，由于有限尺寸效应，基于数值结果区分渐近局部化或离域动力学是不平凡的。数值关联集团展开（NLCE）提供了一种直接在热力学极限下处理量子系统的方法，但对于没有平移不变性的模型来说是具有挑战性的。在这里，我们表明，NLCE提供了一个强大的工具，探索MBL通过模拟淬火动力学在无序自旋$1/2$双腿梯子和费米哈伯德链。结合NLCE与一个有效的纯态的实时演化，我们得到收敛的结果，在长时间尺度上的不平衡的衰减，并表明，特别是对于中间的混乱低于假定的MBL过渡，NLCE优于直接模拟有限系统与开放或周期性的边界。此外，虽然自旋是离域的，即使在强烈无序的哈伯德链与冻结的电荷，我们揭示了一个额外的倾斜的潜力导致急剧放缓的自旋不平衡和非遍历行为上可访问的时间。我们的工作揭示了MBL系统以外的无序海森堡链，并强调了NLCE为此目的的有用性。
2022-06-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Thermodynamics of gravitational clustering phenomena: $N$-body self-gravitating gas on the sphere $\mathbb{S}^{3}\subset\mathbb{R}^{4}$
这项工作致力于热力学的引力集群，一个集体的现象有很大的相关性，在$N$体宇宙学问题。我们研究了定义在球$\mathbb{S}^{3}\subset \mathbb{R}^{4}$上的全同非相对论粒子的经典自引力气体，考虑了与这个几何空间相对应的引力相互作用。在孤立哈密顿系统的微正则描述下，结合连续近似和最速下降法进行分析。根据所得方程的数值解，引力团簇可以与两个微正则相变相联系。具有连续特征的第一相变与该模型的$SO(4)$对称性的破坏有关。第二类是引力坍缩，它的连续性或不连续性主要取决于引力势短程发散的正则化。我们还导出了该模型系统的热力学极限、Gibbs-Duhem关系的天体物理对应物、表征其相变的序参量和状态方程。另一个有趣的行为是存在负热容的状态，当引力的影响在能量足够低的情况下占主导地位时，就会出现这种状态。最后，我们评论的相关性，这些结果在天体物理学和宇宙学的情况下的研究。特别值得注意的是，由于物质分布的局部不均匀性，状态方程的引力修正。尽管在宇宙膨胀的研究中，这个特征被系统地忽略了，但同样的一个特征能够模拟归因于暗能量的效应：负压。
2016-10-07 astro-ph.CO cond-mat.stat-mech
Optimal work extraction and thermodynamics of quantum measurements and correlations
分析了间接量子测量在非平衡态量子系统功提取中的作用。特别是，我们专注于工作，可以通过利用感兴趣的系统和一个额外的辅助系统之间共享的相关性，其中测量反作用引入了一个非平凡的热力学权衡。我们提出了最佳的状态依赖的协议提取工作从经典和量子相关性，后者被测量的不和谐。我们表明，虽然经典相关的工作内容可以通过对感兴趣的系统进行局部操作来完全提取，但与量子不和谐相关的工作量需要一个特定的驱动协议，该协议包括系统和辅助系统之间的相互作用。
2018-09-09 cond-mat.stat-mech quant-ph
Assessing the non-equilibrium thermodynamics in a quenched quantum many-body system via single projective measurements
我们分析了量子多体系统从平衡态中所做的功的统计性质。我们表明，突然淬火和交换与初始哈密顿量的初始状态，它是可能的，以恢复整个非平衡热力学通过单投影测量的可观。我们强调在物理上明确的方式的定性影响的统计工作来自考虑过程中所描述的运营商，要么通勤或不与未扰动的哈密顿量的一个给定的系统。我们考虑一个量子多体系统，并推导出一个表达式，使我们能够给出一个物理解释，热初始状态，所有的累积量的工作的情况下，淬火运营商与未扰动的哈密顿量交换。在对易情形下，我们需要测量的可观测量具有直观的物理意义。相反，在非通勤的情况下，我们表明，虽然它是可以完全在单测量框架内运作，而不管淬火的大小，在提供一个明确的物理解释的累积量面临着一些困难。这种情况使得系统的物理学研究变得不平凡，并突出了从完全量子微观描述中出现热力学的非直观现象学。我们说明了我们的想法的例子中的伊辛模型在一个横向领域显示的有趣的行为的高阶统计矩的工作分布为一个通用的热状态，并将它们连接到模型本身的临界性质。
2014-08-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
