Quantum mechanical analogue of the zeroth law of thermodynamics. (On the problem of incorporating Thermodynamics into Quantum Theory)
这种将随机热力学纳入量子理论的方法是基于我们在前面的文章中提出的由任意真空的波函数描述的整体随机环境影响的一致包含的概念。在这项研究中，我们实现的可能性，明确纳入随机热力学第零定律的形式饱和薛定谔不确定性关系到量子理论。这允许比较分析任意真空的状态集，即压缩相干态（SCS）和相关相干态（CCS）。此外，我们比较了随机热力学的建设，使用SCS和TCCS的版本，涉及热力学纳入量子理论以前开发的基础上，热场动力学和量子统计力学的结果。
2013-03-25 quant-ph
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
Quantifying memory capacity as a quantum thermodynamic resource
众所周知，存储器的信息承载能力是一种促进热量转化为功的热力学资源。Szilard的引擎通过一个涉及能量简并两态存储器的玩具例子来解释这种联系。我们设计了一种形式来量化具有非平凡能量景观的一般量子系统中记忆的热力学值。称之为热信息容量，我们表明，它收敛到非平衡亥姆霍兹自由能的热力学极限。我们精确地计算了一个一般的两态（量子位）存储器的容量远离热力学极限，并发现它是不同于已知的自由能。我们概述了一个显式的记忆-浴耦合，可以近似的最佳量子比特的热信息容量任意好。
2019-02-22 cond-mat.stat-mech 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
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
Thermodynamic Advantage of Quantum Time-Reversal
Beyond Institute for Theoretical Science (BITS)（超越理论科学研究所）
量子时间反演记忆通过减少不可逆性显著降低能量耗散，优于经典记忆。
2026-02-13 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
A Memory Hierarchy for Many-Body Localization: Emulating the Thermodynamic Limit
局部记忆--从子系统中提取关于其初始状态的信息的能力--是多体局域化的核心特征。我们介绍，调查，并比较几个信息论量化的记忆，并发现它们之间的层次关系。我们还发现，虽然Holevo量是最完整的量化的内存，大大优于不平衡，其decoeconomic对应的是明显更好地捕捉在小系统尺寸的多体局域化过渡的关键属性。这激发了我们的建议，即人们可以通过人为地去相干量子量来模拟热力学极限。将这种方法应用于冯诺伊曼熵，得到了与分析预测一致的临界指数，这是类似的有限尺寸小系统处理所缺少的特征。此外，退散过程通过避免量子态层析成像使实验显著简化。
2022-07-25 cond-mat.dis-nn quant-ph
Thermodynamically-Efficient Local Computation and the Inefficiency of Quantum Memory Compression
模块化耗散确定了本地实现的计算如何需要超出Landauer的热力学计算所需的成本。我们建立了一个有效的局部计算的一般定理，给出了一个局部运算具有零模块性代价的充分必要条件。应用于随机生成过程，它证实了一个猜想，即经典的发电机是有效的，当且仅当他们满足追溯，这使得最小的内存需求的发电机。这立即扩展到量子计算：任何采用量子内存压缩的量子模拟器都不可能具有高效率。
2020-02-01 cond-mat.stat-mech cs.IT math.IT
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
Thermodynamic stability criteria for a quantum memory based on stabilizer and subsystem codes
我们讨论和审查几个热力学标准，已被引入到表征的热稳定性的自校正量子存储器。我们首先检查使用的破密字段在分析的自校正量子存储器的热力学极限的属性：我们表明，所有的逻辑运算符的热期望值消失的任何稳定剂和任何子系统代码在任何空间维度。在积极方面，我们推广了[R. Alicki等人，arXiv：0811.0033]，以获得在非零温度下量子存储器的弛豫速率的一般上限，假设量子存储器经由马尔可夫主方程与热浴相互作用。这个上限适用于基于稳定子或子系统代码的量子存储器。
2009-09-30 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el 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
