Description of quantum coherence in thermodynamic processes requires constraints beyond free energy
最近的研究已经发展出纳米级热力学的基本限制，在一组独立的自由能关系。在这里，我们表明，自由能关系不能正确地描述热力学过程中的量子相干性。通过将时间不对称性作为量子态的一个可量化的基本资源，我们得到了一组额外的、独立的热力学约束，这些约束自然地扩展了现有的约束。这些不对称关系表明，传统的西拉德引擎的论点并没有自动扩展到量子相干性，而是只有在一个多体的情况下，关系相干性可以有助于热力学工作。我们发现相干变换总是不可逆的。我们的研究结果还揭示了热力学和纠缠理论之间的额外结构相似之处。
2015-03-16 quant-ph
Clock-work trade-off relation for coherence in quantum thermodynamics
在热力学中，量子相干性--能量本征态之间的叠加--表现出明显的非经典方式。最近出现了数学框架来解释这些特征，并提供了一系列新颖的见解。在这里，我们描述了热力学相干性如何分为两种-“内部”相干性，它承认热力学功的能量值，以及“外部”相干性，它没有能量值，而是对应于系统作为量子时钟的功能。对于后一种形式的相干性，我们提供的动力学约束，涉及到量子精密测量和宏观，而对于前者，我们表明，量子态存在，具有有限的内部相干性，但零确定性的工作值。最后，在最小的热力学假设下，我们建立了这两种类型的相干性之间的时钟/工作权衡关系。这可以被看作是量子热力学中的时间-能量共轭关系的一种形式，它限制了给定系统的时钟和工作资源的总最大值。
2018-04-25 quant-ph
Geometric Thermodynamics in Open Quantum Systems: Coherence, Curvature, and Work
University of Houston（休斯顿大学）
本文提出一个几何框架，用于开放量子系统中的准静态热力学，通过参数化控制流形上的动力学，研究相干、曲率和功的几何结构及热力学响应。
2026-04-29 cond-mat.stat-mech quant-ph
Nonequilibrium thermodynamics of quantum coherence beyond linear response
针对量子相干性非平衡热力学的挑战，本文提出动态贝叶斯网络方法，推导出广义涨落关系与最大功定理，揭示了在线性响应之外的快速过程中相干性可增加最大功提取。
2023-01-31 quant-ph
Quantum coherence, time-translation symmetry and thermodynamics
热力学第一定律不仅对极端量子体系中的能量含量施加了约束，而且还对量子相干性的热力学处理施加了约束。我们表明，这种热力学对称性分解任何量子态的模式运营商，量化的相干性存在于状态。然后，我们建立一般的上限和下限的任意热操作下的量子相干性的演变，适用于任何温度。我们确定了原始的相干操作，并表明能级之间的相干转移表现出不可逆性，而不是由自由能捕获。此外，最近发展的块对角量子态上的热优控制关系被观察到是这种对称性分析的特殊情况。
2015-04-13 quant-ph
Coherences and the thermodynamic uncertainty relation: Insights from quantum absorption refrigerators
热力学的不确定性关系，最初推导出经典的马尔可夫跳跃过程，提供了一个权衡精度和耗散之间的关系，加深了我们对量子热机的性能的理解。在这里，我们研究的相互作用的量子系统相干性和热流涨落的有效性的热力学不确定性关系的量子制度。为了实现当前的统计，我们执行Redfield量子主方程的全计数统计模拟。我们重点研究稳态量子吸收制冷机，与非相干极限相比，本征态之间的非零相干可以抑制或增强制冷能力。在这两种情况下，我们发现增强的相对噪声的冷却功率（标准偏差的平均功率）的存在下，系统的一致性，从而证实了热力学的不确定性关系。我们的研究结果表明，在评估量子相干热机的性能时，需要考虑波动。
2020-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Coherence distillation machines are impossible in quantum thermodynamics
相干性在量子热力学中的作用近年来得到了广泛的研究，现在已经很好地理解，不同能量本征态之间的相干性是一种独立于其他热力学资源（如功）的资源。一个基本的悬而未决的问题是量子力学和热力学定律是否允许相干蒸馏机的存在，即，一种机器，通过可能的消耗功，以非零速率从混合态获得纯相干态。这与另一个基本问题有关：从与参考时钟（近似）同步的噪声量子时钟的许多副本开始，可以以非零速率提取纯态的同步时钟吗？令人惊讶的是，我们发现这两个问题的答案是否定的通用（满秩）混合状态。然而，在同一时间，它是可能的，以消失的误差提取纯相干态的亚线性数量。
2021-12-08 cond-mat.stat-mech physics.atom-ph quant-ph
Thermodynamics of a continuous quantum heat engine: Interplay between population and coherence
我们提出了一个详细的热力学分析的三能级量子热机连续耦合到热和冷水库。该系统是由一个振荡的外场驱动，并由马尔可夫量子主方程描述。我们采用了与热力学一致的广义形式。我们计算的热量，功率和效率的系统的热力发动机的操作制度，并检查热力学的不确定性关系。系统的效率强烈依赖于蒸发器的结构，并且不同水平之间的相关性可能是理想操作的障碍。在量子系统中，热通量被分解为粒子数和相干部分。相干部分是量子系统特有的，与布居部分相反，它不能用线性响应区域中的简单级数展开来表示。我们讨论了人口和相干部分之间的相互作用如何影响的性能的热机。
2021-10-06 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum thermodynamics with coherence: Covariant Gibbs-preserving operation is characterized by the free energy
The University of Tokyo（东京大学）
研究了协变吉布斯保持操作的资源理论，证明通过相关催化剂，任何相干态的状态可转换完全由量子相对熵定义的自由能表征，扩展至一般资源理论。
2026-04-10 cond-mat.stat-mech quant-ph
Unravelling the role of coherence in the first law of quantum thermodynamics
量子热力学新兴领域的一个基本问题是相干性在量子水平上发生的能量过程中所起的作用。在这里，我们解决这个问题，通过调查两个不同的量子版本的热力学热力学第一定律，来自经典定义的工作和热量。通过这样做，我们发现这两种情况之间存在数学上的不一致。我们进一步表明，充满活力的贡献的动态一致性是建立一致性的关键因素。为了说明我们的研究结果，讨论了一些涉及两能级原子系统的例子。
2020-12-30 quant-ph
Quatum Thermodynamics and the coherence in Ion channels
我们发现，量子力学叠加可以在蛋白质膜中的离子转移过程中持续相当长的时间，尽管存在与环境分子振动模式的相互作用。在量子化学框架中定义的光谱温度在保持相干性方面起着重要作用。计算了退相干时间与驻留时间的比值，它与相干度直接相关。这一结果为在电压门控生物通道中构建离子纠缠态的量子信息系统提供了新的思路。
2013-05-02 quant-ph
On the speed of fluctuations around thermodynamic equilibrium
我们研究了量子系统在热力学平衡态附近的涨落速度，证明了在典型的热力学情形下，涨落速度几乎在所有时间都是极小的。这里考虑的设置是量子系统耦合到浴，两者共同描述为一个封闭系统。这一点，与《易经》中所讲的一样。Linden等人，物理评论E 79：061103（2009）]和"热力学平衡态“指的是包括通常的热力学平衡情况以及更一般的情况的情况。
2009-07-07 cond-mat.stat-mech quant-ph
Roles of quantum coherences in thermal machines
热力学的一些最古老和最重要的应用是制冷操作以及有用能量的产生。在量子领域理解和发展热力学的部分努力一直集中在利用量子效应进行这种操作上。在这篇评论中，我们提出了最近的发展，关于量子相干性的作用，在性能的热机-设备实现上述热力学操作。虽然这是一个复杂的主题，部分原因是在很大程度上依赖于模型，最近的结果的审查使我们能够确定一些一般的趋势，并提出一些未来的方向。
2021-04-07 cond-mat.stat-mech quant-ph
Coherence manipulation in asymmetry and thermodynamics
本文在可获取自由能源并允许催化的条件下研究量子相干性的操控，证明任意相干性可被任意放大且系统—催化剂关联可被任意抑制，为普遍量子热力学定律奠定基础。
2025-03-19 quant-ph
Works with quantum resource of coherence
研究了量子系统与储层相互作用时热力学第二定律在量子相干性影响下的修正。整个系统是孤立的，因此既不损失能量也不损失信息。研究发现，储层的相干性可以作为一种有用的资源，使系统从储层中提取更多的能量;在相干性测度中，只有相干性的相对熵可以定量表征能量交换.我们证明了两个相干水库之间的热力学循环可以输出更多的工作比它的经典对应。该循环的效率超过了经典工况下热机效率的上限卡诺效率。
2021-10-09 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Coherence in a Quantum Heat Engine
本研究指出量子相干性是量子麦克斯韦妖辅助的量子热机的宝贵资源，重新定义了量子功与热量，证明妖的相干性消耗可提升热机的功与效率，还提出受量子相干性限制的无经典成本通用信息热机，为理解含相干叠加的热力学过程提供新视角。
2019-12-22 cond-mat.stat-mech quant-ph
Ergotropy from energetic coherence and the third law of thermodynamics
Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学）；Università di Pavia（帕维亚大学）；Farmingdale State College SUNY（法明代尔斯州立学院）
本研究通过复合系统-浴耦合产生稳态相干性，研究量子比特电池的可提取功，发现其来自相干性，低温下受第三定律限制，且多量子比特时相干性指数增长而可提取功线性增长。
2026-10-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Coherence and measurement in quantum thermodynamics
热力学是一个非常成功的宏观理论，广泛应用于自然科学和日常设备的建设，从汽车发动机和冰箱到发电厂和太阳能电池。随着热力学先于量子理论，现在的研究旨在揭示控制有限尺寸系统的热力学定律，这些系统还可能具有量子效应。在这里，我们确定的信息处理任务，所谓的"投影"，只能在量子力学的框架内制定。我们表明，这样的投影的物理实现可以来一个非平凡的热力学工作，只有量子态与相干。这与朗道首先研究的信息擦除形成对比，后者的热力学功成本适用于经典擦除和量子擦除。影响是深远的，在量子热力学实验中进行的测量增加了热力学维度，并为未来量子热力学框架的构建提供了关键输入。讨论了量子功涨落关系和热力学单激发方法的修正。
2015-09-18 quant-ph
Quantum coherence enables hybrid multitask and multisource regimes in autonomous thermal machines
研究证明三端自治热机的热源中少量量子相干性可引发组合与混合运行模式，并评估了其功率与效率，发现相干性在混合模式下提升功率且保持高效率，在组合模式下则产生不利影响。
2024-03-23 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamic universality of quantum Carnot engines
热力学第二定律的卡诺陈述对所有热机的效率提出了上限。最近，已经研究了诸如相干性和量子纠缠的通用量子特征是否可以允许量子器件具有大于卡诺效率的效率。目前的研究表明，这是不允许的热力学热力学定律。特别是，我们将证明，而不是热的定义必须修改，以考虑到维持相干性和纠缠的热力学成本。我们的理论研究结果数值说明了实验相关的例子，从光学力学。
2015-10-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamics of Coherence-Selective Quantum Reset Protocols
Aalto University（阿尔托大学）；Loughborough University（拉夫堡大学）
本文研究了二次开放量子系统中相干选择性脉冲重置的精确理论，探讨了相干存活与热力学成本的关系，提出了一种参数化的重置通道，揭示了相干最优与热力学最优协议的差异。
2026-04-18 quant-ph
Thermodynamic length for far from equilibrium quantum systems
我们考虑一个封闭的量子系统，初始处于热平衡，由任意外部参数驱动。我们推导出一个下限的熵产生，我们表示的非平衡态和相应的平衡态的系统之间的Bures角。布勒斯角是混合量子态之间的角度，并且定义了任意远离平衡的有效热力学长度。作为一个例子，我们对待的情况下，我们得到的通用驱动协议的解析表达式的依赖于时间的谐振子。
2012-12-10 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum correlations, separability and quantum coherence length in equilibrium many-body systems
非定域性是量子多体系统的一个基本特性，无论是在纯态水平，以及在混合态水平。由于非定域性，任何两个子系统的混合态的相关性比通过考虑占据某些微观态的相关概率所能解释的更强。在平衡混合态的情况下，我们显式地建立了两点量子关联函数，它捕获了有限温度下量子系统的特定的，优越的相关性，并且在关联可测量的属性时可以直接进行实验。当非零时，这些关联函数排除了平衡态的精确形式的可分性。特别是，我们数值计算表明，量子相关函数一般表现出有限的\emph{quantum coherence length}，规定的特征距离超过自由度不能被认为是可分离的。这种相干长度与系统的相关长度完全无关-因为即使系统的相关长度在有限温度下发散，它也保持有限-它揭示了量子相关的独特空间结构。
2016-05-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
Trade-off between coherence and heat in a non-Markovian dephasing dynamics
Instituto de Física de São Carlos, Universidade de São Paulo（圣卡洛斯物理研究所，圣保罗大学）
研究非马尔可夫去相位动力学中相干性与热量的关系，通过两点测量方法发现热量与相干性在时间上相互交织，相干性衰减时热量增加，复原时热量减少。
2026-03-28 quant-ph
Two-Qubit Spin-Boson Model in the Strong Coupling Regime: Coherence, Non-Markovianity, and Quantum Thermodynamics
Indian Institute of Technology Jodhpur（印度焦浦尔理工学院）
研究双量子自旋-玻色子模型在强耦合下的相干性、非马尔可夫性和量子热力学特性，通过HEOM和RCM方法分析耦合特性及熵产计算。
2026-01-21 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Thermodynamics and Quantum Coherence Engines
量子效应在计算和通信等技术中的优势已经得到了充分的认识，并且已经证明了一些设备，如量子计算机和通信链路，表现出优于其经典对应物的优势。信息和能源之间的密切关系促使我们探索在能源技术中是否可以找到类似的量子效益。对更广泛的一类信息能量机器的性能极限的研究是迅速兴起的量子热力学领域的主题。将经典物理定律推广到量子领域绝非易事。这篇简短的评论介绍了最近在这一基本方向上的一些努力，并重点介绍了量子热机及其效率界限，当利用非热资源，特别是那些包含量子相干性和相关性的能量。
2020-09-09 quant-ph
Contributions from populations and coherences in non-equilibrium entropy production
量子系统偏离平衡态时产生的熵可以分解为两部分，一部分与布居数有关，另一部分与量子相干性有关。后者通常基于所谓的相干相对熵，这是量子资源理论中广泛使用的量化器。在本文中，我们认为，尽管令人满意的波动定理，并有一个明确的资源理论的解释，这种分裂有缺点。首先，它预测在低温下熵产生将总是由经典项主导，而不管该过程的量子性质。其次，对于无穷小的淬火，收敛半径随温度降低呈指数发散，使函数非解析。出于这一动机，我们在这里提供了一个互补的方法，其中的熵产生分裂的方式，使人口和凝聚力的贡献写在一个特别的移相哈密顿的热状态。我们的建议的物理解释进行了详细讨论。我们还通过研究横场伊辛链中的工作协议和不同尺寸的宏自旋来对比这两种方法。
2021-04-29 cond-mat.stat-mech quant-ph
Canonical formulation of Thermodynamics, and corresponding wave equation for far from equilibrium case
将CPDQ原理推广到一个新的共轭对，得到了平衡态附近热力学演化的Lagrange和Hamilton方程，以及非平衡态的类Schrodinger方程，其中动量f是力学f= p. δq乘积的推广，而坐标q是不可直接观测的.应用到一维盒子中的粒子的情况下，结果与报道的计算和测量热导一致。
2011-09-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Coherence as a Thermodynamic Resource Beyond the Classical Uncertainty Bound
Xiamen University（厦门大学）；Beihang University（北京航空航天大学）
研究非平衡系统中量子相干在热力学不确定性界限里的作用，通过结合量子克拉美 - 罗不等式与戴森级数展开，推导出广义TUR，以三能级量子微波激射器为例证明稳态相干可超经典极限，为连接经典与量子不确定性关系提供统一框架。
2026-07-13 quant-ph
Generating steady quantum coherence and magic through an autonomous thermodynamic machine by utilizing a spin bath
如果我们要建造实用的量子器件，在环境中产生稳定的量子性是至关重要的。我们提出了一个方案，通过与另一个量子比特系统的相互作用，产生稳定的相干性和魔术的量子比特系统连接到一个热浴在一定的温度。在这个模型中，在减少的量子位中的相干生成总是可能的。附着在热浴上的简化量子位中的稳定相干性可以用于增强量子吸收制冷机的后续瞬态性能。对于生成魔术的情况下，这是量子资源，负责实施的门，这是不通过稳定器计算模拟，我们表明，存在一个临界温度的热浴超过它是不可能创建魔术减少量子位连接到热浴。在临界温度以下，量子比特之间的相互作用强度必须在一定范围内，才能产生魔法。我们还注意到，通过增加第二量子位与自旋浴的耦合强度，以重置概率为代表，保持第一量子位与热浴的耦合强度固定，可以增加热浴的临界温度以产生魔法。
2018-05-30 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum thermodynamics, quantum correlations and quantum coherence in accelerating Unruh-DeWitt detectors in both steady and dynamical state
Mohammed V University in Rabat（拉巴特穆罕默德五世大学）；Prince Sattam bin Abdulaziz University（沙特王子萨塔姆·本·阿卜杜勒阿齐兹大学）；Ibnou Zohr University（伊本祖海尔大学）；Al-Ahliyya Amman University（安曼阿赫利耶大学）；King Khalid University（国王哈立德国立大学）
研究Unruh-DeWitt探测器模型中量子热力学、量子关联和量子相干性的相互作用，分析马尔可夫和非马尔可夫环境下的资源演化，揭示非马尔可夫动力学可增强量子关联保持并提高量子热机效率。
2026-06-11 quant-ph
Hierarchy of Qubit Dynamical Maps in the Presence of Symmetry and Coherence
该研究探究对称性与量子热力学变换的关系，证明U(1)守恒约束热操作的层级，提出借助奇宇称环境相干性打破层级的双量子比特方案，验证了量子相干性在功提取等场景的热力学增益。
2025-09-05 quant-ph
The heat and work of quantum thermodynamic processes with quantum coherence
能量通常通过两个独立的路径被划分为热和功，这两个路径对应于量子系统的本征能量或概率分布的变化。各种量子热力学过程的热和功的差异在文献中还没有得到很好的表征。在这里，我们展示了量子机器中的工作是如何与等容、等温和绝热过程有区别的。我们证明了量子等容和等温过程中的能量交换仅仅依赖于本征能量或几率分布的变化。然而，对于非绝热量子演化中的含时系统，表征量子相干性的不同量子态之间的跃迁会影响系统的基本热力学性质，因此，对于微观一般含时系统，热和功的一般定义应予以澄清.通过在量子自旋进动的精确可解动力学中引入相干效应，将内能严格转化为热力学绝热过程中的功。研究表明，量子绝热过程是热力学绝热过程的充分过程，但不是必要过程。
2017-11-10 quant-ph
Low-temperature thermodynamics with quantum coherence
热操作是非平衡态量子热力学的操作模型。在能级之间缺乏相干性的情况下，在热操作下的精确状态转变条件在称为热优化的数学关系方面是已知的。但是，即使在相对容易处理的模型下，其中所有的吉布斯状态保持量子信道都包括在内，纳入相干性也是具有挑战性的。在这里，我们找到了一个数学概括的热操作在低温下，“冷却地图”，我们得出的必要和充分的状态转换条件。冷却地图，饱和最近发现的相干转移的界限是可实现的热操作，促使我们推测，所有的冷却地图是热操作。冷却地图，虽然不太保守的热操作的概括，是更易于处理的吉布斯保存操作，这表明在一般温度下的冷却地图样的模型可以用于获得有关热操作的洞察力。
2015-08-09 quant-ph
Quantum coherence can be transformed into heat
热力学第一定律重申了能量守恒定律。它将系统的能量变化分为两部分，热量和功。虽然在经典热力学中对热和功的定义没有歧义，但它们在量子体系中的分类并不那么明显。因此，热力学的热力学第一定律在量子体系中就成了问题。然而，最近的研究表明，如果考虑到量子相干性对系统内能变化的贡献，热力学热力学第一定律可以推广到量子领域。本文利用非耗散通道下的二能级原子系统研究了热力学第一定律在某些量子变换中的新形式。在我们的工作中，我们获得了一个新的结果，量子相干性可以转化为热量，热量可以消散到环境中。
2023-01-18 quant-ph
Towards fully quantum second laws of thermodynamics: limitations on the evolution of quantum coherences
热力学第二定律限制了一个系统可以进化到的状态。对于与热浴接触的系统，它可以与能量守恒定律结合起来，它说，一个系统只能在自由能下降的情况下进化成另一个系统。最近的研究表明，实际上存在着许多第二定律，只有对于大的宏观系统，它们才与普通的第二定律等价。这些附加的第二定律也适用于量子系统，事实上，在这个体系中往往更相关。它们限制了能级的概率如何演化。在这里，我们考虑如何能级之间的相干性可以演变的额外的限制。一致性只能下降，我们提供了一组限制，限制了它们可以保持的程度。我们发现，在能级的相干性必须衰减的速度，是适当地适应能级之间的过渡率。我们表明，在一个单一的量子比特的情况下，匹配的限制，在这种情况下，我们得到的状态到状态的转换的充分表征。对于更高的维度，我们推测，更严格的限制存在。我们还介绍了一类新的cohesive操作，允许更大的操纵cohesive和研究其权力方面的一类操作称为热操作。
2015-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Equilibrium Coherence in the Multi-level Spin-boson Model
量子系统与其环境之间的相互作用即使在平衡状态下也能诱导稳态相干性--约化系统密度矩阵中的非对角元素。这项工作调查的“量子”的这种现象，通过检查的能力，经典和半经典模型来描述平衡平稳相干的多级自旋玻色子（MLSB）模型，一个常见的模型捕光系统。一个合理的经典谐振子模型被发现未能捕获平衡相干。这种失败是由于有效的弱点，经典的系统浴相互作用，由于没有一个离散的系统能谱，因此，在振荡器坐标的量子化位移。对于具有生物光捕获典型参数的二聚体模型，半经典相干性也消失，即，其中两个系统位点以相同的重组能耦合到浴。相比之下，平衡相干性在同一系统的完全量子描述中持续存在，这表明平衡稳态相干性的独特量子力学起源，例如，光合系统最后，作为一种计算工具，微扰膨胀的介绍，在三阶$\hbar$，给出定性正确的行为在环境温度下的所有配置检查。
2019-11-18 quant-ph
Perturbative approach to the first law of quantum thermodynamics
Universidade Federal Fluminense（弗鲁米嫩塞联邦大学）；SENAI CIMATEC（塞纳伊西马特克中心）；EMBRAPII CIMATEC Competence Center in Quantum Technologies（量子技术能力中心（EMBRAPII CIMATEC））；Universidade Federal do Oeste da Bahia（巴伊亚西部联邦大学）
本文通过时间依赖的微扰框架研究量子热力学第一定律中能量交换的分解问题，推导了工作、热量和相干贡献的微扰修正，并展示了相干项可以分解为相干热量和相干工作，从而解决了之前关于量子第一定律解释的不一致问题。
2026-05-19 quant-ph
Steady-state coherence in multipartite quantum systems: its connection with thermodynamic quantities and impact on quantum thermal machines
本文研究多体量子系统非平衡稳态下子系统间相干性对功流和热流的贡献，建立相干性与热力学量的显式联系，并展示该方案可灵活实现制冷机、热机和加速器功能。
2025-02-06 quant-ph
The Quantum Toll Framework: A Thermodynamic Model of Collapse and Coherence
本研究提出量子通行费框架（QTF），将量子观测重构为受熵、能量等约束的热力学渲染过程，把坍缩定义为维持相干性能耗超预算时的可检验结构阈值，拓展朗道尔原理并得到历史云室数据的实证支持。
2025-05-20 quant-ph
Thermodynamics Beyond Equilibrium in Coherent Quantum Systems
Chennai Institute of Technology（金奈理工学院）；National Atomic Research Institute（国家原子研究院）
本文提出非平衡量子热力学框架，通过结合量子相干性理论与热力学定律，揭示了熵平衡关系及非平衡条件下热力学熵的定义，阐明了量子相干性在热力学中的核心作用。
2026-10-20 quant-ph
Steady bipartite coherence induced by non-equilibrium environment
我们研究了两个耦合二能级原子与由两个不同温度的热浴组成的非平衡环境相互作用的稳态。具体地说，我们分析了四种情况下，关于原子和热浴之间的相互作用的配置。传统的主方程采用久期近似，即使在非平衡环境下也忽略了稳态相干性。当采用主方程时，没有久期近似，我们发现在我们的模型中，由系统哈密顿量的本征向量所张成的约化密度矩阵中的非对角项所表示的系统相干性，在长时间的退相干演化后仍然存在.系统中残余相干性的绝对值依赖于系统和热浴之间的相互作用通道的不同配置。我们发现，当两个原子共振时，可以获得大的稳态量子相干性项。在原子浴相互作用通道存在下，量子相干性的绝对值减小。我们的工作为非平衡环境下微观量子系统的稳态相干机制提供了新的思路。
2017-11-28 quant-ph
Engineered non-Gaussian Coherence as a Thermodynamic Resource for Quantum Batteries
Palacký University（帕尔卡茨大学）；The Institute of Mathematical Sciences, HBNI（数学科学研究所，HBNI）
本文研究利用工程非高斯态提升量子电池的热力学性能，通过非高斯相干优化不同高斯充电器 profile 的性能，并展示热力学资源在量子储能中的应用证明。
2026-04-13 quant-ph
Impact of quantum coherence on the dynamics and thermodynamics of quenched free fermions coupled to a localized defect
Istituto Nazionale di Ottica del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-INO)（意大利国家光学研究所）；European Laboratory for Non-linear Spectroscopy（欧洲非线性光谱学实验室）；Università di Firenze（佛罗伦萨大学）；Física Teòrica: Informació i Fenòmens Quàntics, Departament de Física, Universitat Autònoma de Barcelona（巴塞罗那自治大学物理系理论物理、信息与量子现象部门）；Centre for Quantum Materials and Technology, School of Mathematics and Physics, Queen’s University Belfast（贝尔法斯特女王大学数学与物理学院量子材料与技术中心）；Department of Physics, University of Trieste（的里雅斯特大学物理系）
研究量子相干对自由费米子与局部缺陷耦合的非平衡动态和热力学影响，揭示相干态与少体相关性在非平衡响应中的作用。
2025-08-02 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Non-equilibrium coherence dynamics of a soft boson lattice
研究了一维光晶格中玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）在从绝缘态到超流态的突然猝灭过程中的非平衡演化.我们观察到缓慢阻尼的相位相干振荡在政权的大填充因子（~100玻色子每个网站）在一个频率成正比的广义约瑟夫森频率。截断维格纳近似（TWA）预测的频率观察到的振荡。
2005-04-28 cond-mat.other quant-ph
On Quantum Coherence Effects in Photo and Solar Cells
我们证明了量子相干性可以提高各种热力学系统的量子效率。例如，我们可以提高量子点光电池、基于激光的太阳能电池和光卡诺量子热机的量子效率。我们的结果与热力学热力学定律完全一致，与A.P.Kirk，Phys.Rev.Lett. 106，048703（2011）中所述。
2011-02-01 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
Role of quantum coherence in the thermodynamics of energy transfer
最近的研究热力学箭头的时间，在微观尺度上，质疑其方向的普遍性。理论研究表明，量子关联可以用来恢复自然热流（从热物体到冷物体），这对热力学第二定律提出了明显的挑战。在最近的一个实验（arXiv：1711.03323）中，通过使用两个最初量子关联的自旋系统，观察到了这种“异常”热流。然而，这一有趣的现象与允许它的初始条件之间的确切关系并不完全明显。在这里，我们在更广泛的角度来解决能量转移，确定一个非经典的贡献，适用于逆转的热流以及更一般形式的能量交换。我们推导出三个定理，描述两个微观系统之间的能量转移，任意初始二分态。利用这些定理，我们得到了一个分析界，表明某种类型的量子相干性可以优化这样的过程，优于非相干态。这种真正的量子优势通过两个量子比特之间能量转移的表征得到证实。对于这个系统，它表明，足够大的相干性是必要的，足以恢复热力学箭头的时间。作为所提出的定理的第二个重要结果，我们引入了一类只允许单向能量流的非平衡态。通过这种方式，我们扩大了第二定律的标准克劳修斯陈述适用的集合。
2018-04-20 quant-ph
Steady quantum coherence in non-equilibrium environment
研究了由两个不同温度的独立热池组成的三能级系统与非平衡环境接触时的稳态。我们推导出一个主方程来描述系统的非平衡过程。对于具有两个偶极跃迁的三能级系统，$Λ$型和V型的量子相干性，我们发现非平衡环境中两个跃迁的干涉可以产生非零的稳态量子相干性，即稳态密度矩阵（能量表象）中存在非零的非对角项.此外，非零的非对角项增加的两个热浴的温差。这种跃迁的干扰通常被久期近似忽略，因为人们通常认为它们只对短时间行为起作用，而不影响稳态。在这里，我们表明，在非平衡系统中，这样的省略将导致忽略的稳态量子相干性。
2015-06-04 quant-ph
Comment on "Catalytic Coherence"
Aberg在最近的一封信中声称，“物理学牧师Lett。113，150402（2014）"，储层的相干性可以重复地用于执行相干操作，而不会减少这样做的功率。这一主张与量子热力学特别相关，因为正如《物理评论快报》所示。113，150402（2014）"，通过相干性锁定的潜在能量可以是可提取的，而不会产生任何额外的成本。然而，我们在这里表明，重复使用的水库给出了一个整体的一致性操作的精度降低，并必然伴随着增加的热力学成本。
2016-02-27 quant-ph
Work extraction from quantum coherence in non-equilibrium environment
本文研究了非平衡环境中Markovian和non-Markovian区域下的ergotropy动力学，考虑了相干与非相干部分，发现非平衡环境比平衡环境的功提取更高效。
2024-06-01 quant-ph
Work extraction from long-lived quantum coherence of a three-level system
School of Physics, Xi'an Jiaotong University（西安交通大学物理学院）；MOE Key Laboratory for Non-equilibrium Synthesis and Modulation of Condensed Matter（教育部凝聚态物质非平衡合成与调制重点实验室）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本研究分析三能级系统通过偶极-单极相互作用与热浴耦合时，利用长寿命量子相干性进行功提取的方案，识别持续相干性条件，设计两种能量守恒幺正协议将相干性转化为粒子数不对称性，并提出优化协议在单次循环中提取最大可做功，突显相干性热力学优势。
2026-11-03 quant-ph
Role of Quantum Coherence in Thermodynamics
我们找到了时间平移协变演化下量子系统相互转换的充要条件，并利用它解决了单次激发和渐近两种情形下量子热力学中的几个问题.众所周知，量子无热性的资源理论是不可逆的，但在PRL 111，250404（2013）中，声称该理论是可逆的，“只要能级上的相干叠加的次线性量可用”。在这里，我们表明，如果一个次线性量的能级之间的相干被认为是免费的，那么资源理论的无热性将变得微不足道。相反，我们表明，通过考虑一个次线性量的能量是免费的，无热理论成为可逆的纯态的情况下。对于混合州的案件，同样的主张仍然缺乏证据。
2022-11-28 math-ph math.MP quant-ph
Unlocking thermodynamic multitasking: Exploring the functioning of two-qubit engines through coherence and entanglement
本文研究双量子比特热机在双热浴和耗散环境下的运行，揭示纠缠与相干性对运行模式、信息流和效率的影响，并确定热机与制冷机模式的最优参数区域。
2025-02-07 quant-ph
