Stochastic dissipative quantum spin chains (I) : Quantum fluctuating discrete hydrodynamics
受寻找宏观涨落理论的量子模拟的启发，我们研究了与量子噪声耗散耦合的量子自旋链。动力学过程编码在量子随机微分方程。它们在自旋链流上引起耗散摩擦。我们发现，随着摩擦变得更强，噪声引起的耗散效应本地化的自旋链状态的慢模流形上，我们确定这些慢模式的有效随机量子动力学。我们通过研究量子随机海森堡自旋链来说明这种方法。
2017-10-12 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Using quantum friction to synchronize rotating bodies
提出了一个纳米粒子和一个平面在电磁真空涨落的存在下的组合系统，电磁场和介质场已被量子化。讨论了纳米粒子由于平面和电磁真空的存在而产生的量子摩擦。研究了利用量子摩擦实现旋转体同步的可能性。已经证明，在旋转体的同步和它们的量子摩擦之间存在着重要的联系。
2016-07-14 quant-ph
Theory of Quantum Friction
在这里，我们发展了一个全面的量子理论的量子摩擦现象。基于不稳定系统的宏观量子电动力学理论，我们计算了摩擦力的量子期望，并将摩擦效应与切伦科夫效应相关的系统不稳定性的出现联系起来。这些不稳定性可能会发生由于杂交的特定的导模支持的个别移动体，和选择规则的相互作用模式的推导。证明了即使相互作用体是无损耗的、由非色散介质构成的，也会发生量子摩擦效应。
2014-06-09 quant-ph
Quantum hydrodynamics of electron gases
金属中的电子气体被描述为量子带电的牛顿粘性流体，也经历固体晶格离子上的欧姆达西摩擦。导出了电子声波的色散关系，表明了新的量子扩散过程的存在。研究了金属表面附近的双电层，它表现出不同于Friedel振荡的量子涨落衰减行为。
2011-04-19 cond-mat.other quant-ph
Comment on "Quantum Friction - Fact or Fiction?"
如果量子摩擦存在[J. B. Pendry，New J.Phys.12，033028（2010）]，可以从量子真空中提取无限量的有用能量，并且Lifshitz理论将失败。两者都不太可能是真的。
2010-03-16 quant-ph
Quantum Friction in Arbitrarily Directed Motion
量子摩擦，电磁波动引起的摩擦力使移动通过宏观介电体的原子减速，尽管经过了三十多年的理论研究，但迄今为止仍然没有实验证据。受最近发现的启发，这种原子的内部动力学的动力学校正增强了一个数量级的垂直运动-相比，平行运动的范式设置-我们将量子摩擦计算推广到原子的运动方向和它移动的表面之间的任意角度。基于马尔可夫量子主方程和含时微扰理论的量子摩擦力计算之间的分歧，我们利用这两种方法对任意角度的量子摩擦力进行了推导，并进行了比较。
2016-12-06 quant-ph
Stable-to-unstable transition in quantum friction
本文建立了无微扰近似的全量子理论，揭示量子摩擦从稳定到不稳定的转变，并发现摩擦力在临界速度处发散、超临界后呈指数增长。
2024-10-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum friction: environment engineering perspectives
我们证明了Lindblad的基本不去结果的推广：量子系统不能完全冻结，在某些情况下，甚至可以通过非线性不变耗散-量子摩擦来热化。然而，一个实用的方法，提出了工程几乎完美的量子模拟的经典摩擦多普勒冷却框架内。这些发现为原子和分子的标志性耗散工程（例如非互易耦合）铺平了道路。
2016-12-09 quant-ph
Quantum Lubrication: Suppression of Friction in a First Principle Four Stroke Heat Engine
一个类似于奥托循环的热机的量子模型被用来探索抑制摩擦损失的策略。这些损失是由于发动机的工作介质在膨胀和压缩阶段不能精确地跟随哈密尔顿算子的变化而引起的。通过增加发动机的外部噪声，可以抑制摩擦损失。
2005-09-19 quant-ph
Casimir Friction I: Friction of a vacuum on a spinning dielectric
我们引入卡西米尔摩擦的概念，即由于量子涨落引起的摩擦。在这第一篇文章中，我们描述了一个恒定的扭矩的计算，所产生的量子涨落的散射，在电磁真空中旋转的电介质。
2008-04-09 quant-ph
Quantum friction and fluctuation theorems
我们使用统计力学的一般概念来计算在平面上方以恒定速度运动的原子上的量子摩擦力。我们推导出零温度摩擦力使用非平衡涨落耗散关系，并表明，在大的时间，稳态制度的量子摩擦尺度为原子的速度的三次方。我们还讨论了基于Wigner-Weisskopf和量子回归近似的方法如何无法预测正确的稳态零温摩擦力，这主要是由于量子摩擦的低频性质。
2014-05-19 cond-mat.stat-mech quant-ph
Zeno Friction and Anti-friction from Quantum Collision Models
我们分析了一个小系统在表面上以$v$的速度非破坏性地运动时所经历的摩擦的量子力学。具体来说，我们用\textit{collision model}模拟系统和表面之间的相互作用。我们表明，在弱假设下，这种相互作用引起的摩擦的大小减少为$1/v$为大的速度。具体来说，我们预测，这种现象发生在芝诺政权，其中每个系统的连续耦合到子系统的表面是非常短暂的。为了研究低速摩擦和速度依赖的耦合强度，我们激励和发展\textit{one-dimensional convex collision models}。在这些模型中，我们得到了一般的摩擦速度依赖的解析表达式。这样，我们就能够准确地确定通常的摩擦-速度相关性产生的条件。最后，我们给出的例子，证明了可能性，在原则上，抗摩擦，在这种情况下，该系统是加速其与表面的相互作用，与活性材料和倒置水平人口的现象。
2019-02-20 quant-ph
Wading through the void: Exploring quantum friction and nonequilibrium fluctuations
当两个或多个物体在真空中相对运动时，它们会受到一种拖曳力，在零温度下，这种拖曳力通常被称为量子摩擦力。这种非接触的非保守相互作用是由材料修饰的量子电动真空的波动介导的，因此，本质上是纯粹的量子。大量研究揭示了工作机制的丰富性，从而激发了新的理论和实验方法，并确定了挑战和机遇。在这篇文章中，我们提供了围绕量子摩擦的物理学的概述和对最近发展的看法。
2022-03-31 quant-ph
Rotational Quantum Friction
本文研究了由于量子涨落作用于在表面附近旋转的小球上所产生的摩擦力。在零温度下，我们发现表面附近的摩擦力比在真空中旋转的球的摩擦力大几个数量级。对于具有典型导电性的金属材料，通过使旋转频率与导电性匹配来使量子摩擦最大化。导电性差的材料有利于获得大的量子摩擦。对于能够支持表面等离子体激元的半导体材料，由于表面等离子体激元的激发，量子摩擦可以进一步增强几个数量级。
2012-09-25 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Quantum friction in the presence of a perfectly conducting plate
本文研究了匀速移动的原子在完美导电板上方所受的量子摩擦力，发现该摩擦力的距离依赖性、温度依赖性及符号均可能受原子极化状态影响，且对具有静态极化率的各向同性原子而言，该摩擦力表现为真正的阻力，在板表面附近其大小为无板时量子真空摩擦的两倍。
2023-03-02 quant-ph
Friction as a consistent quantum-mechanical concept
摩擦的量子模拟（被理解为耗散的完全正的、马尔可夫的、不变性的和唯象的模型）已知与热力学极限中的细致平衡不一致。我们表明，这是不是这样的量子系统的内部（如自旋）状态非线性耦合到平移动力学。对于这样的系统，量子主方程推导出的唯象帐户的摩擦效应的均匀零温度环境。给出了一个简单的分析实例。关于有限温度的情况下，也制定了猜想。这些结果对于复杂分子动力学和量子油藏工程应用的有效模拟具有重要意义。
2018-10-01 quant-ph
Topological quantum friction
我们发展了二维拓扑材料中的量子摩擦理论。在这样的系统上方移动的金属纳米颗粒上的量子拖曳力对它们的电子相的非平凡拓扑结构敏感，显示出新颖的距离标度律，并且可以通过掺杂或通过施加外部场来操纵。我们使用开发的框架来研究由于磁场偏置石墨烯中的量子霍尔效应引起的量子摩擦，以及石墨烯家族材料中的拓扑相变。结果表明，二维材料中的拓扑非平凡态使得量子拖曳力相对于传统的中性石墨烯系统增加了两个数量级。
2017-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Temporal Coarse-Graining as the Origin of Macroscopic Friction in Quantum Spin Chains via Data-Driven Liouvillian Extraction
Graduate School of Science and Engineering, Yamagata University（山形大学理工学研究科）
本文通过数据驱动方法揭示量子自旋链中宏观摩擦的起源，发现摩擦和粘性源于观测时间粗粒化，而非绝对属性。
2026-07-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Superadiabatic quantum friction suppression in finite-time thermodynamics
热力机械的最佳性能通过抑制摩擦来实现。量子热力学中的摩擦是由产生非绝热激发的快速驱动方案引起的。量子器件的远离平衡态的动力学可以通过绝热性的捷径来抑制量子摩擦。实验证明了以囚禁的幺正费米气体为工质的无摩擦超绝热冲程，并建立了超绝热平均功与其绝热值之间的等价关系。
2017-11-02 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Electromagnetic Viscosity in Complex Structured Environments: From black-body to Quantum Friction
研究了温度为$T$的一般复杂结构电磁环境中原子的非保守开放系统动力学。在这样的系统中，当原子沿着环境的自旋不变轴运动时，摩擦力作用在粒子上。由于摩擦而产生的有效粘性是由与波动（量子）电磁场的非平衡相互作用产生的，这有效地设置了一个特权参考系。我们研究了量子或热涨落对相互作用的影响，并强调了它们是如何引起不同类型的粘性的，即量子和黑体摩擦。为此，我们开发了一个自洽的非马尔可夫描述，包含后者作为特殊情况。特别是，我们展示了非平衡动力学，辐射的量子和热性质之间的相互作用，以及光在真空-材料界面的限制是负责几个有趣和有趣的功能。我们的分析是相关的非接触摩擦和由此产生的电磁粘度的未来实验测试。
2021-10-26 quant-ph
Impact of Chiral-Transitions in Quantum Friction
本文理论研究了手性跃迁对两能级原子在金属表面移动时量子摩擦力的影响，发现摩擦力对手性敏感，特定手性可增强或抑制摩擦力，且与经典预期相反，并用正负频率振子相互作用解释。
2025-01-22 quant-ph
Rotational friction and diffusion of quantum rotors
我们提出的马尔可夫量子主方程描述旋转退相干，摩擦，扩散，和热化的平面，线性和非对称转子接触的热环境。它描述了一个任意的初始旋转态如何退聚和演变成吉布斯热系综，我们数值说明了线性和平面顶部，它产生预期的旋转Fokker-Planck方程的布朗运动在半经典极限。
2018-07-26 quant-ph
Quantum Carnot cycle with inner friction
研究了单驱动自旋作为六冲程不可逆量子卡诺循环的工作物质。详细研究了与有限时间绝热变换相关的内摩擦对循环效率和收获功的影响。发现内摩擦显著降低了发动机的功输出和循环效率，使发动机在绝热转变过快时不能作正功。理想的卡诺效率被认为是达到只有准静态变换。循环效率与经典卡诺效率的偏差由效率滞后给出，该效率滞后与由于内摩擦引起的总熵产生直接相关。在循环的弛豫过程中释放的热量与熵产生和内摩擦有关。对标度不变量子工质的结果进行了推广，并讨论了在液态核磁共振装置中实现不可逆量子卡诺循环的可能性。
2020-02-04 quant-ph
Microscopic Quantum Friction
Universidade Federal Fluminense（弗鲁米嫩塞联邦大学）；Universidade Federal do Rio de Janeiro（里约热内卢联邦大学）
本文提出微观量子摩擦的理论，通过研究两个基态原子的色散响应与相对质心运动的相互作用，揭示了量子力的产生机制及奇次项与内部耗散的关系，展示了室温下第一阶速度依赖的量子摩擦特性。
2026-01-19 quant-ph
Irreversible Work and Internal Friction in a Quantum Otto Cycle of a Single Arbitrary Spin
我们提出了一个任意驱动的自旋作为工作流体的量子奥托循环存在的内部摩擦。详细分析了不同控制场分布产生的循环绝热分支的总分配时间对可提取功和热效率的影响。内耗以超额熵产生为特征，并通过量子相对熵研究实际么正过程与无限长么正过程的接近程度来定量确定。研究发现，非理想的有限时间绝热变换对量子热机的功输出和热效率有负面影响。阐明了系统的功输出、热效率、熵产生和内耗与总绝热时间的非单调关系。我们还发现，在很短的绝热时间内，可以得到几乎无摩擦的小熵产生的绝热变换。
2016-07-01 quant-ph
Casimir forces and quantum friction of finite-size atoms in relativistic trajectories
我们研究了量子摩擦和Casimir力与一个完整的相对论形式主义的原子建模为Unruh-DeWitt探测器在任意宏观物体的存在下。我们考虑原子在任意相对论轨道的任意量子态（包括相干叠加）靠近物体施加任意边界条件的一般情况。特别是导电板，我们表明，相对速度接近光速，量子摩擦发散，而卡西米尔力几乎是独立的速度。由于我们包括了探测器的有限尺寸和有限的相互作用时间的影响，我们也得到了量子摩擦时，探测器是孤立的，但遵循非惯性轨道。
2018-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci gr-qc
Nonequilibrium Thermodynamics of Quantum Friction
热力学原理往往看似简单，但却出奇地强大。我们展示了一个简单的规则，如非平衡稳态条件下运动原子的净能量流入和流出，可以揭示许多流行的量子摩擦理论的缺点。我们的热力学方法提供了一个指导原子光学实验的概念框架，从而突出了波动耗散关系和子系统之间的长时间相关性的重要性。我们的结果引入了开放量子系统非平衡动力学（数值）模型的相容性条件。
2020-11-25 quant-ph
Detectable Signature of Quantum Friction on a Sliding Particle in Vacuum
在真空中作相对运动的空间分离物体会受到一种微小的摩擦力，称为量子摩擦。这种力由于其幅度小、作用距离短，迄今为止还没有被实验检测到。定量的细节揭示的痕迹的量子摩擦的量子相干性的粒子的退化。环境引起的粒子在介质片上滑动的退相干可以分解为不同特征的贡献：一个仅由存在电介质的电磁真空引起，另一个由运动引起。由于几何相位已被证明是一个富有成效的研究场所，以推断量子系统的功能，在这里，我们建议使用由粒子获得的累积几何相位作为量子摩擦传感器。此外，一个创新的实验，旨在通过测量的几何相位和相干性的修正的速度依赖性跟踪量子摩擦的痕迹。实验上可行的方案可以激发新的乐观的非接触摩擦检测，希望这种非平衡现象可以很容易地测量很快。
2021-03-23 cond-mat.other quant-ph
Irreversibility in a unitary finite-rate protocol: The concept of internal friction
在一个简单的、实验上可达到的量子系统中研究了内耗的概念，在该系统中，自旋为1/2的原子在横向磁场的作用下经历量子绝热过程.利用参数变换得到的实际密度矩阵与可逆绝热过程密度矩阵之间的量子相对熵，在系统哈密顿量的前后幺正变换中定量分析了由于量子摩擦产生的不可逆废能.通过分析总转换时间和不同脉冲控制方案对内耗的影响，揭示了内耗随总协议时间变化的非单调性，以及在有限时间转换中几乎无摩擦解的可能性.
2016-04-26 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum tunneling with friction
利用Caldirola-Kanai，Kostin和Albrecht提出的唯象量子摩擦模型，研究了存在能量耗散的一维势场的量子隧穿.为此，我们使用含时波包方法计算隧穿概率。摩擦力降低了隧穿概率。我们发现，这三种模型提供了类似的穿透性彼此，其中Caldirola-Kanai模型需要最少的数值工作。我们还从势垒分布的角度讨论了能量耗散对量子隧穿的影响。
2017-03-08 nucl-ex nucl-th quant-ph
Rotational Quantum Friction via Spontaneous Decay
Universität Kassel（卡塞尔大学）；CEA, CNRS, Université Paris-Saclay（法国原子能与替代能源委员会、法国国家科学研究中心、巴黎萨克雷大学）
本研究通过量子化双原子极性分子的旋转运动，探讨了在不同 regime 下旋转量子摩擦的特性，发现摩擦力矩与 Ω^3 成正比，并在非马尔可夫 regime 中呈现 Ω 的比例关系。
2026-02-16 physics.optics quant-ph
Quantum friction
从理论上描述了轻量子粒子在重经典气体中的布朗运动，得到了任意温度下摩擦系数的新表达式。在零温度下，它等于平均自由程的德布罗意动量除以平均自由程，或者，量子粒子在经典气体中的相应迁移率等于平均自由程的平方除以普朗克常量。讨论了量子环境中量子粒子的布朗运动。
2015-06-06 cond-mat.stat-mech quant-ph
Energetics of quantum vacuum friction. II: Dipole fluctuations and field fluctuations
作为arXiv：2108.01539系列的第二篇论文，我们在这里讨论了内在耗散粒子上的量子真空摩擦。摩擦不仅来自场的涨落，而且来自粒子固有的偶极涨落。结果，耗散粒子可以脱离非平衡稳态（NESS），在NESS中，耗散粒子失去或获得内能。只有当粒子的温度等于一个特殊的NESS温度时，粒子才会处于NESS中。我们首先推导出NESS条件，该条件给出粒子的NESS温度作为辐射温度和粒子速度的函数。在NESS条件下，我们得到了NESS中量子真空摩擦的表达式。NESS量子真空摩擦力总是负定的，因此是一个真正的阻力。数值计算了不同模型的NESS温度和量子真空摩擦。在NESS之外，即使量子真空摩擦力在辐射的静止坐标系中不再具有确定的符号，我们发现保持粒子运动所需的外力必须与粒子运动的方向相同。这就排除了制造永动机的可能性，永动机可以将真空能量转化为有用的机械功。此外，我们还发现粒子温度偏离NESS温度会导致粒子失去或获得内能，从而使粒子在偏离NESS温度后又回到NESS，这使得粒子NESS温度的实验测量可以作为这些量子真空摩擦效应的一个可行的信号。
2022-04-21 cond-mat.mes-hall hep-ph hep-th
Spatial dependence of quantum friction amplitudes in a scalar model
研究了原子沿平行于物质平面的方向作匀速运动时量子摩擦效应的空间依赖性。特别是，我们确定的概率每单位时间和单位面积，为激发自由度的平面上，作为其位置的函数，对于一个给定的轨道的原子。我们还表明，积分出的概率密度的结果与以前的结果相同的系统。
2022-09-28 hep-th quant-ph
The energetics of quantum vacuum friction: Field fluctuations
量子涨落可以在中性但可极化的粒子上引起摩擦，并使其辐射能量，即使粒子在充满黑体辐射的自由空间中移动，并且不接触或靠近任何表面或其他物体。我们探讨这样的粒子在真空中均匀运动的能量，继续我们以前的量子摩擦的调查。粒子的内禀极化率在被辐射修饰之前被认为是纯实的。然后保证粒子处于非平衡稳态（NESS），在此状态下，它以相同的速率吸收和发射能量。我们首先从第一性原理出发，即麦克斯韦-海维赛德方程和洛伦兹力定律，计算了黑体辐射静止坐标系中粒子的量子摩擦力和量子摩擦功。然后，利用虚功原理，给出了在粒子静止坐标系中求出相同量的一种较简单的方法。这两种方法的等价性进行了说明。我们导出的量子真空摩擦功率和摩擦力的公式是完全相对论的，并适用于有限温度。在NESS中，粒子上的量子真空摩擦力被证明是一个真实的阻力，独立于粒子的极化率和极化状态的模型。最后，我们给出了金原子上的量子真空摩擦的估计，并对探测这种量子真空摩擦效应的可行性进行了评述。
2021-10-17 hep-th physics.atom-ph quant-ph
No quantum friction between uniformly moving plates
通过计算真空电磁应力张量，得到了两平行运动平板间的Casimir力。板块之间的垂直力被运动改变，但板块上没有侧向力。因此，在这种情况下，电磁真空涨落不会引起“量子摩擦”，这与先前的断言相反。结果表明，平行于平板作匀速运动的质点所受的Casimir-Polder力也没有横向分量。
2009-03-26 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Quantum friction for a scalar model: spatial dependence and higher orders
本研究针对原子靠近材料平面匀速运动的标量模型，用微扰方法计算量子摩擦的跃迁振幅，给出平面特定区域自由度激发的单位时间概率密度，揭示该效应的空间特征，可为纳米器件设计等提供参考。
2023-08-25 hep-th quant-ph
Friction due to inhomogeneous driving of coupled spins in a quantum heat engine
我们考虑两个自旋为1/2的粒子，它们之间具有各向同性的海森堡相互作用，作为量子热机的工作物质。我们观察到的热循环，这是由于在一个有限的外部磁场率的非均匀驱动的绝热分支上的摩擦效应。摩擦效应的特征在于系统中的熵产生和所提取的功的减少。对应于一个突然的和一个非常缓慢的驾驶，我们发现表达式的下限和上限的工作，可以提取的绝热分支。这些界限也证实了相应的刘维尔-冯诺依曼方程的数值模拟。
2013-10-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Friction-free quantum machines
量子热机在有限时间内的运行通常面临效率和功率之间的权衡。使用绝热性（STA）的捷径，可以避免这种权衡，以设计以最大效率和可调输出功率运行的热机。我们展示了使用STA工程师一个可扩展的超绝热量子奥托循环，并报告最近的实验进展，以定制有限时间量子热力学中的量子摩擦。在存在量子摩擦的情况下，还表明使用多粒子工作介质可以提高量子机器相对于单粒子热机的整体性能。
2018-06-19 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Wigner-Lindblad equations for quantum friction
耗散力是普遍存在的，因而构成了实在物理学理论的重要组成部分。然而，耗散的量化在近一个世纪以来一直是一个公开的挑战。我们构造了经典摩擦的量子对应物，一种与运动方向相反的速度相关的力。特别地，推导出了满足坐标和动量的适当动力学关系的非线性不变量林德布拉德方程（即，Escherichfest方程）。数值模拟表明，该模型近似平衡。这些发现大大推进了对普遍有效的量子摩擦Lindblad模型的长期搜索，并为探索新的耗散现象提供了机会。
2016-04-20 math-ph math.MP physics.atom-ph
Rotational quantum friction in superfluids: Radiation from object rotating in superfluid vacuum
讨论了T=0时物体在超流液体中旋转时所受的摩擦力。这种效应类似于在量子真空中旋转的物体或黑洞对电磁辐射和自发发射的放大，首先由泽尔多维奇和斯塔罗宾斯基讨论。摩擦是由液体的一部分与旋转体刚性连接并因此代表共动检测器的液体与体外的“闵可夫斯基”真空的相互作用引起的。发射过程是准粒子从探测器到各能区的量子隧穿，在转动系中，各能区的准粒子能量为负。这种量子转动摩擦所造成的准粒子的排放估计声子和转动子在超流4He和Bogoliubov费米子在超流3He。
1999-01-18 cond-mat gr-qc hep-ph
Quantum Kramers' equation for energy diffusion and barrier crossing dynamics in the low friction regime
基于真实的相空间概率分布函数和系综平均程序，我们最近开发了[Phys.Rev.E65，021109（2002）]一个非马尔可夫量子Kramers方程，用于导出由于热激活和隧穿在中强摩擦区域中的势垒穿越的量子速率系数。我们补充并扩展了这种方法到弱摩擦区，导出了能量空间中的量子Kramers方程和亚稳阱的衰变率。该理论适用于任意温度和噪声相关。我们表明，根据潜在的性质，可能会有一个净减少的总量子速率低于其相应的经典值，这是符合早期的观察。该方法不依赖于路径积分方法，并考虑了所有阶次的量子效应。
2002-08-08 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph quant-ph
