Emergence of thermodynamic behavior within composite quantum systems
给定器件内的纠缠为量子信息处理提供了潜在的资源。系统和环境之间的纠缠导致退相干（从而抑制系统中的非经典特征），但也开辟了一条通往鲁棒和通用控制的道路。后者与热力学平衡有关，热力学平衡是二分量子系统的一般行为。这种平衡行为（包括弛豫和稳定性）的指纹显示已经远离热力学极限，其中整个系统的基础薛定谔动力学的完整解决方案仍然是可行的。
2005-09-15 quant-ph
Emergence of order from turbulence in an isolated planar superfluid
我们研究了孤立的零温准二维超流体玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的弛豫动力学，该凝聚体具有量子涡旋的空间随机分布。经过一段时间的旋涡湮灭，我们发现，剩余的旋涡自组织成两个宏观连贯的“昂萨格涡”集群是稳定的无限期。我们证明，这是由于一种新的物理机制-蒸发加热的旋涡-导致在一个负温度相变的旋涡自由度。在我们的模拟结束时，系统被困在非热状态。我们的计算结果提供了一个途径来观察Onsager涡旋态的超流玻色气体。
2014-05-14 cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn quant-ph
The Passivity Deformation Approach for the Thermodynamics of Isolated Quantum Setups
最近实现的量子设备，如量子处理器和量子模拟器，将高度复杂的量子动力学与高分辨率测量相结合。我们提出了一种被动变形的方法，设置热力学约束的演变，这样的量子器件。该框架通过同时解决第二定律在微观设置中的四个主要缺陷来增强热力学预测能力：i）即使在微观环境中也产生紧边界; ii）解决了超冷灾难; iii）它能够将守恒定律整合到热力学不等式中以使它们更紧; iv）它限制了非能量基础的可观测量，因此不会出现在热力学第二定律中。此外，该框架提供了对非热环境、相关环境以及微观设置中的粗粒度化的见解。我们的发现可以被探索和用于物理设置，如囚禁离子，超导电路，光晶格中的中性原子等。
2019-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamic Constraints on the Emergence of Intersubjectivity in Quantum Systems
School of Physics, Trinity College Dublin（都柏林三一学院物理学院）；Università degli Studi di Palermo, Dipartimento di Fisica e Chimica - Emilio Segrè（巴勒莫大学物理与化学系埃米利奥塞格雷）；Universidade Tecnológica Federal do Paraná（巴拉那联邦技术大学）；Technische Universität Wien（维也纳工业大学）；Trinity Quantum Alliance（三一量子联盟）
研究热力学资源限制对量子测量中跨主体性涌现的影响，揭示理想跨主体性实现的约束条件及有限资源下的近似方法。
2026-03-17 quant-ph
Emergence of equilibrium thermodynamic properties in quantum pure states. I. Theory
量子统计力学的基础研究最近进入了一个复兴时期，由于新的直觉从量子信息理论和越来越多的关注单量子系统的动力学方面。本文介绍了一个简单而有效的理论框架，用以阐明孤立量子系统的平衡态的纯力学描述和热力学表征之间的联系。我们的方法的一个显着特点是在孤立的量子系统的描述中的统计方面和动力学方面之间的非常透明的区别。像在经典的统计力学，任何属性的平衡分布的基础上确定的时间演化的考虑系统。因此，由于薛定谔动力学中运动常数丰富，量子系统的平衡性质似乎取决于初态的细节。另一方面，在纯态的统计系综中，对某些函数（如熵或子系统的平衡态）的概率分布的研究揭示了典型性作为宏观热力学和微观量子动力学之间桥梁的关键作用。我们将考虑两个特殊的系综：随机纯态系综和固定期望能量系综。介绍系综之间的关系，一个给定的孤立系的属性，和标准的量子统计描述讨论整个演示文稿。最后指出了为了得到孤立量子系统的有意义的物理表征，系综所应满足的条件。
2010-07-21 cond-mat.stat-mech quant-ph
About Standpoints for Surmounting Reversibility and Recurrence Paradoxes in Theoretical Thermodynamics
可逆性和递归性佯谬是19世纪以来热力学基础研究中一直未能解决的关键问题。本文表明：（1）如果我们注意观测量，可逆性佯谬是可以克服的，观测量代表了可逆性特征在不可观测区域运动的净结果;（2）如果我们从内部观察一个孤立系，其中没有离散能级的系统，递归佯谬是可以克服的。这些论证证实了所报道的结论的正确性，即孤立系中熵增加的起源是微观粒子自发地扩散到每一个可能的空间区域的基本性质。
2021-07-26 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Thermodynamics
量子热力学研究的是从量子力学中出现的热力学定律。这种联系是基于量子热力学与开放量子系统理论的密切联系。量子力学将动力学引入热力学，为有限时间热力学提供了坚实的基础。提出了从量子考虑出发的热力学0-定律、I-定律、II-定律和III-定律。重点是这两种理论之间的一致性，这两种理论从不同的基础上处理同一主题。我们主张，不一致性是指近似值中的缺陷的错误分析的结果。
2013-05-10 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
Detection of isolated specular reflection for calibration of cloud thermodynamic phase estimation with quantum parametric mode sorting LIDAR
European Space Agency（欧洲空间局）；Fraunhofer CAP（弗劳恩霍夫应用聚合物研究研究所）
针对近天底指向太空LIDAR中镜面反射干扰云热力学相态确定的问题，提出利用量子参数模式分选（QPMS）LIDAR通过非线性相互作用实现强噪声抑制以偏置镜面贡献来校准测量，并提供了理论模型验证其可行性。
2025-11-03 physics.ao-ph quant-ph
Statistical thermodynamics for a non-commutative special relativity: Emergence of a generalized quantum dynamics
应该存在一种不依赖于外部经典时间的量子场论的描述。为了实现这一目标，在最近的一篇论文中，我们提出了一个非交换的狭义相对论，其中时空和物质的自由度被视为具有任意交换关系的经典矩阵，时空线元素被定义为使用一个轨迹。本文从迹动力学理论出发，构造了非对易狭义相对论的统计热力学，并证明了在广义量子动力学中，空间和时间都是非经典的，具有算符的地位。在未来的工作中，我们将展示如何从这里恢复经典时空背景上的标准量子理论。
2012-03-29 gr-qc hep-th quant-ph
Collapse of the Entangled State and the Entropy Increase in an Isolated System
我们证明了在一个孤立系中，量子态的坍缩使系统的熵增加。因此，热力学第二定律以其最一般的形式得到了证明。
2005-12-04 quant-ph
Emergence of equilibrium thermodynamic properties in quantum pure states. II. Analysis of a spin model system
在本文第一部分提出的统计框架内，分析了由相同自旋组成并由量子力学纯态描述的系统。对于第一部分介绍的两种不同统计量，我们明确地导出了子系统的熵、能量和平衡约化密度矩阵的典型值。为了分析它们与热力学的一致性，这些感兴趣的量在孤立系的大量组件的限制下被评估。主要结果可以概括如下：在固定期望能量系综中，熵和平衡约化密度矩阵作为内能函数的典型值不满足热力学要求。相反，如果系统足够大，则可以从随机纯态系综（RPSE）中恢复系统描述。考虑自旋系统的性质的热力学极限揭示了一些重要的功能。首先，正则统计（因此，正则典型性，只要平均值周围的波动很小）出现，而不需要假设微正则空间的整体纯态。此外，我们严格证明（i）的“全球温度”，来自熵状态方程，与“本地温度”确定的子系统的正则状态的等价性;和（ii）之间的等价性RPSE典型熵和正则熵的整个系统。
2010-07-21 quant-ph
Emergence of canonical ensembles from pure quantum states
我们考虑一个系统弱相互作用的浴作为一个热力学设置，建立统计物理的量子基础。结果表明，即使复合系统初始处于任意非平衡纯量子态，一般弱相互作用的幺正动力学几乎总是驱动子系统进入通常意义上的正则系综.通过假设相互作用哈密顿量的矩阵元素具有随机相位，而它们的振幅不受限制，采取了关键的一步。
2010-04-27 cond-mat.stat-mech quant-ph
Finite-Time Processes In Quantum Thermodynamics: The Limits Of Irreversibility
本文构建广义几何热力学框架，研究有限时间量子过程中的熵产生与耗散极限，扩展 Landauer 原理并优化介观热机。
2024-10-24 cond-mat.stat-mech quant-ph
How isolated is enough for an "isolated" system in statistical mechanics?
在经典热力学中，不可逆过程经常被用来解释熵的增加。然而，相应的物理起源并不总是明确的，例如在一个自由膨胀过程中，在教科书中的一个典型模型。本文研究了具有热德布罗意波长（$λ_{T}$）的粒子在尺寸为$L$的一维正方形阱中自由膨胀时的熵变。通过单独考虑量子退相作为一个不可逆过程，我们恢复了经典区域熵增加的经典结果（$L\ggλ_{T}$），同时预言了量子区域熵增加的显著差异（$L\llλ_{T}$）。有趣的是，失相虽然在经典系统中不存在，但对澄清经典热力学中的奥秘至关重要。
2017-06-08 cond-mat.quant-gas quant-ph
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
The correlation production in thermodynamics
宏观多体系统总是伴随着熵的增加而表现出不可逆行为。然而，多体系统的微观动力学，无论是（量子）冯诺依曼或（经典）刘维方程，保证了一个孤立系的熵不随时间而变化。请注意，在实际测量中，通常是部分信息（例如，边缘分布，少体可观测的期望），这是直接访问我们的观察，而不是完整的合奏状态。但事实上，这样的部分信息足以给出大多数宏观热力学量，它们表现出不可逆行为。同时，在整个系综中隐藏有一些相关熵，即，不同边缘分布之间的互信息，但在实际中很难被感知。我们注意到这种关联产生与标准热力学中的宏观熵增加密切相关。在开放系统中，可以证明开放系统的不可逆熵产生与开放系统与其环境之间的关联产生是等价的。在孤立理想气体的自由扩散过程中，空间分布和动量分布之间的关联是单调递增的，可以很好地再现标准热力学中熵增加的结果。在粒子碰撞的情况下，单粒子分布总是接近Maxwell-Boltzmann分布作为其稳态，其熵增加确实表明粒子之间的关联产生。在所有这些例子中，整个孤立系的总熵保持不变。在这个意义上，宏观的不可逆性和可逆的微观动力学是一致的。
2019-01-01 cond-mat.stat-mech physics.class-ph quant-ph
Emergence of Fermi-Dirac Thermalization in the Quantum Computer Core
我们将一个孤立的量子计算机建模为一个二维量子比特（自旋半）晶格，其中单个量子比特能量和剩余短程量子比特间耦合存在波动。在波动和耦合比单量子比特能量间隔小的极限下，光谱具有能带结构，我们研究了具有最高态密度的量子计算机核心（中心带）。在临界量子比特间耦合强度之上，量子混沌开始，导致孤立量子计算机中本征态的量子遍历性。混沌的发生导致相互作用诱导的动力学热化和占据数的费米-狄拉克分布很好地描述。这种热化破坏了非相互作用的量子比特结构，并对量子计算机的可操作性提出了严格的要求。
2000-09-21 cond-mat nlin.CD quant-ph
Anomalous Behavior of Magnetic Susceptibility Obtained by Quench Experiments in Isolated Quantum Systems
我们研究了孤立量子系统的淬火实验所获得的磁化率是如何与热力学中定义的等温和绝热磁化率相关的。在类似于本征态热化假设的条件下，再加上一些额外的自然条件，我们证明了对于非线性不变系统，作为波矢量k的函数的猝灭磁化率在k=0处是不连续的。此外，它的值在k=0和k到0的限制，符合绝热和等温磁化率，分别。我们给出了数值预测，这些特定的行为如何可以观察到在实验中的XYZ自旋链与可调参数，以及它们如何偏离时，条件不完全满足。
2020-03-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
Time-resolved observation of thermalization in an isolated quantum system
我们使用捕获的原子离子形成混合库仑晶体，并利用其声子来研究由单自旋耦合到工程玻色子环境组成的孤立量子系统。我们通过添加离子和控制相干耦合来增加系统的复杂性，从而观察到热化的出现：自旋可观测量的时间平均值接近微正则平均值，而相关的波动衰减。我们的平台具有精确控制系统大小，耦合强度和与外部世界隔离的功能，以探索平衡和热化的动力学。
2016-10-20 quant-ph
Tracking Entanglement Transfer: Emergence of Thermodynamics from Quantum Information
Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（印度科学教育研究院加尔各答分校）
通过两个量子比特与反铁磁海森堡交换耦合的极小模型，研究纠缠从子系统向环境的转移，发现其行为与黑洞热力学中的纠缠熵、霍金熵和佩奇曲线类似，并涌现出有效温度和奇异金属行为。
2026-06-27 quant-ph
Sharp energy self-determination of macroscopic quantum bodies in pure states, as a validation of the First Law of Thermodynamics
我们认为，孤立宏观物体的一大类量子纯态具有尖锐的能量分布峰值，其宽度相对于$\sim N^{-1}$和$\sim N^{-1/2}$之间的平均标度，其中$N \gg 1$是符合物体的原子数量。这些状态是任意有限或无限能量区间内能量本征态的密集叠加，衰减得足够快。能量分布的尖锐性意味着在这些状态下的封闭系统是{\it微正则}，在这个意义上，只有非常接近平均能量的能量本征态有助于它们的热力学演化。由于热力学精确地描述了宏观物体的过程，并要求封闭系统具有恒定的能量，我们的主张是，这些纯态是宏观系统的典型。能量尖锐性背后的主要假设是，如果保持不变，孤立体可以达到热平衡。我们认为，这种自锐性的能量在宏观机构表明，热力学热力学第一定律是统计的性质。
2021-07-13 quant-ph
Thermalization and irreversibility of an isolated quantum system II
Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）
本文从量子信息视角证明了孤立系统热化与不可逆性，揭示了非平衡信息的扩散和擦除是宏观系统必然现象。
2025-11-21 quant-ph
The Quantum Emergence of Chaos
孤立量子系统的动力学状态，部分是由于薛定谔方程的线性，是不清楚的：传统的措施无法检测到这种系统中的混沌。然而，当量子系统受到观测时--所有实验系统都必须如此--它们的动力学不再是线性的，并且在适当的极限下，以观测为条件的期望值的演化非常接近经典轨迹的行为。在这里，我们通过分析一个具体的例子表明，微观连续观察的量子系统，即使远离任何经典的限制，可以有一个积极的李雅普诺夫指数，因此是真正的混沌。
2004-12-21 quant-ph
Probability current and thermodynamics of open quantum systems
本文探讨了从波函数量子力学中常见的“概率流”概念到有限维希尔伯特空间量子系统的推广。广义定义既适用于通过薛定谔方程演化的孤立系，也适用于服从林德布拉德主方程的更一般的开放系统。我们建立了概率流的几个性质，并探讨了它与热力学热和功的关系。
2016-07-05 quant-ph
Nonlinear extensions of Schrödinger-von Neumann quantum dynamics: a list of conditions for compatibility with thermodynamics
我们提出了一系列的条件，热力学的一致性施加在线性和非线性推广的标准酉量子力学，假设一组真正的量子态没有限制$ρ^2=ρ$，即使是严格的孤立系，并被认为是在实验测试中存在的内在（自发）退相干在微观水平。
2004-02-24 quant-ph
Tuning the Quantum Mpemba Effect in Isolated System by Initial State Engineering
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所凝聚态物理北京国家实验室）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Beijing Key Laboratory of Fault-Tolerant Quantum Computing, Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京容错量子计算重点实验室，北京量子信息科学研究院）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Songshan Lake Materials Laboratory（松山湖材料实验室）
本研究通过初始态工程调控孤立不可积系统中的量子姆潘巴效应，提出可实验验证的量子电路，确立对称性分辨态工程为操纵非平衡动力学的实用工具。
2025-05-13 quant-ph
On the difference between thermalization in open and isolated quantum systems: a case study
Indian Institute of Technology, Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）；University of Pavia（帕维亚大学）；University of Exeter（埃克塞特大学）；Potsdam University（波茨坦大学）；Memorial University of Newfoundland（纽芬兰纪念大学）
该研究通过双量子点模型探讨孤立和开放量子系统热化的区别，揭示两者在时间和尺度上的不同表现。
2025-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Temperature Beyond Equilibrium in Isolated Quantum Many-Body Systems and Their Subsystems
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）
研究孤立量子多体系统及其子系统非平衡态温度，提出温度在正则态族中定位状态的定义，给出非平衡态自然温度定义，逆温度非熵对能量导数，最大熵原理被最小判别信息原理取代，还为子系统发展理论。
2026-10-21 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
The Second Law of Thermodynamics under Unitary Evolution and External Operations
一个孤立量子系统中热力学熵的微观定义必须满足（i）可加性，（ii）可拓性和（iii）热力学第二定律。我们表明，对角熵，这是香农熵的能量本征基在每个时刻，满足前两个要求，第三个要求是满足的，如果一个任意的外部操作是在典型的时间进行。根据对角熵，热力学不可逆性来自以下事实：哈密顿动力学限制了幺正演化下的量子轨道，并且外部操作是在不参考系统微观状态的任何特定信息的情况下进行的。
2014-01-13 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Failure of the geometric approach prediction of excess work scaling for open and isolated quantum systems
寻找最佳的协议，最大限度地减少能源成本的热力学过程的长而有限的持续时间$τ$的任务是一个紧迫的。我们在这里接近这个问题在一个严格的和系统的方式通过封闭的哈密顿量子系统的绝热微扰理论。我们的主要发现是一个$1/τ^2$标度的大$τ$在带隙系统的多余的工作。这一结果与$1/τ$对几何优化方法的预测不一致，后者是基于开放系统接近正则平衡的缓慢演化。相比之下，我们的方法不会导致一个明显的几何解释。此外，由于热力学功不依赖于一个孤立的量子系统如何被分裂成一个感兴趣的系统及其环境，我们的结果意味着即使对于开放系统，几何方法预测也是失败的。此外，我们提供了替代的优化程序，无论是缓慢变化的过程所描述的绝热微扰理论和弱变化的过程所描述的线性响应理论。我们的研究结果是基准和确认通过应用程序驱动的横向场伊辛链。
2022-11-24 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Conditional emergence of classical domain and branching of quantum histories
我们概述了与封闭量子系统的正则幺正演化相容的最小测量方案。在这种方法中，系统的一部分在信息上变得孤立（受限），这导致经典域的自然出现。这种测量方案是一个更简单的替代环境引起的退相干。在其基本版本中，MMS涉及两个辅助量子比特，$A$和$X$，它们彼此纠缠并且与系统$S$纠缠。测量的信息或热力学成本由被隔离的$X$ -量子位表示，即变得不可用于与系统的其余部分的未来交互。在这种隔离的条件下，扮演仪器角色的$A$ -量子位变成经典的并记录测量的结果。该过程可用于执行冯诺依曼式投影测量或广义投影测量，其对应于正算子值测量（POVM）。通过用不同的$A$ -和$X$ -量子位重复相同的广义测量多次，在由预测量过程确定的基中渐近地接近波函数坍缩。我们提出了一个简单的结果后，$N$这样弱的测量提取的总信息。MMS的基础上，我们提出了一个建设，映射到一组$A$量子比特的量子系统的历史。它类似于量子力学（QM）的一致历史（CH）公式，但与之不同，并且完全建立在传统的QM中。特别是，CH形式主义的一致性假设不是自动满足的，而是一个新兴的属性。也就是说，每一个测量事件都对应于互斥的经典现实的分支，其概率是可加的。然而，在一般情况下，不同历史之间的叠加由历史密度矩阵确定。
2019-09-16 cond-mat.stat-mech physics.hist-ph quant-ph
The connection between `emergence of time from quantum gravity' and `dynamical collapse of the wave-function in quantum mechanics'
有各种理由相信量子理论可能是一种涌现现象。迹动力学是一种基本的非对易矩阵的经典动力学，量子理论和经典力学都是在热力学近似下产生的。然而，在量子理论中用来描述演化的时间是一个外部经典时间，反过来又被认为是一个涌现的特征--一个量子引力基础理论的遗迹。在这篇文章中，我们借用迹动力学的思想来说明经典时间是量子引力物理中算符时间的热力学近似。这一预测将通过正在进行的试图构建宏观物体叠加态的实验室实验来检验。
2010-10-12 gr-qc quant-ph
Berry-Phase-Induced Chirality in Thermodynamics
Zhejiang Key Laboratory of Quantum State Control and Optical Field Manipulation, Department of Physics, Zhejiang Sci-Tech University（浙江理工大学物理系量子态控制与光场调控浙江省重点实验室）；School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理与天文学院）；Key Laboratory of Multiscale Spin Physics (Ministry of Education), Beijing Normal University（北京师范大学多尺度自旋物理教育部重点实验室）
研究通过耗散绝热扰动展开，揭示了Berry相诱导的非平衡手性工作差，阐明了量子几何在热力学几何表述中的作用。
2026-05-13 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Correlations in quantum thermodynamics: Heat, work, and entropy production
我们提供了一个表征能量的形式交换的热量和工作之间的两个相互作用的组成部分的一个封闭的，二分的，相关的量子系统。通过定义结合能，我们得到了热力学热力学第一定律的一个一致的量子公式，其中相关性的作用变得明显，这个公式简化为相关系统中的标准经典图像。接下来，我们讨论热力学第二定律在某些条件下的出现-但相当普遍-如马尔可夫假设。我们通过两个例子来说明热力学中的关联和相互作用的作用。
2016-06-28 quant-ph
Thermalization of isolated quantum many-body system and the role of entanglement
本文从理论上证明，孤立多体量子系统中可观测量热平均值源于纠缠能量本征态，且其期望值与边际分布等价于微正则和正则平均值。
2024-04-18 quant-ph
When Isolated Quantum Systems Appear Classical
Universidade Federal Fluminense（弗鲁米嫩塞联邦大学）；Universidade Estadual de Santa Cruz（圣克鲁斯州立大学）；Universidade Tecnológica Federal do Paraná（巴拉那联邦技术大学）；Universidade de Pernambuco（巴西物理研究中心）；Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas
本文通过严格界限推导出孤立量子系统在大多数时间操作上不可区分于经典混合态的充分条件，揭示了内在平衡机制可导致经典行为，无需环境退相干。
2026-08-28 quant-ph
Quantum thermalization through entanglement in an isolated many-body system
熵的概念是热化的基础，但似乎与量子力学的基本原理不一致。统计力学依赖于系统在热平衡时熵的最大化。然而，一个初始化为纯态的孤立多体系统在薛定谔演化过程中将保持纯态，在这个意义上具有静态的零熵。量子力学在多体物理学中的基本作用似乎与统计力学在各种系统中的成功背道而驰。在这里，我们通过实验研究了量子态中统计力学的出现，并观察了量子纠缠在促进这种出现中的基本作用。我们对一个演化中的量子系统进行显微镜观察，我们看到热化发生在局部尺度上，而我们测量到完整的量子态保持纯净。我们直接测量了纠缠熵，并观察了它如何在热化中扮演热熵的角色。虽然完整的状态保持可测量的纯净，但纠缠产生了局部熵，验证了统计物理学对局部可观测量的使用。结合数字分辨，单点成像，我们证明了我们的测量的纯量子态同意本征态热化假设和热合奏中存在的近体积法的纠缠熵。
2016-08-31 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Non-equilibrium quantum thermodynamics of a memory-bearing open-system process
Università degli Studi di Palermo（巴勒莫大学）；Universidad Complutense（康普顿斯大学）；University of Stuttgart（斯图加特大学）；Queen’s University Belfast（贝尔法斯特女王大学）
研究驱动二能级系统与复合环境相互作用中的记忆效应，分析其对功、热和熵产生的影响，揭示驱动、耗散和记忆效应如何塑造系统的热力学响应。
2026-06-04 quant-ph
Emergence from irreversibility
量子力学的突现本质与经典的不可逆热力学理论有着精确的对应关系。
2012-10-29 hep-th math-ph math.MP
Energetic instability of passive states in thermodynamics
被动性是热力学中的一个基本概念，它要求量子系统的能量不能被任何作用于系统的可逆的幺正过程降低。在许多这样的系统的极限中，被动性又导致了完全被动性、热状态和热力学温度的出现。相反，在这里我们只需要考虑一个单一的系统，并表明每个被动状态，除了热态是不稳定的一个较弱的形式的可逆性。更准确地说，我们证明了，给定任何非热量子态的一个副本，当我们可以使用一台以可逆循环运行且其状态保持不变的机器时，我们可以从该状态中提取最大量的能量。这意味着，对于单个系统，在一般可逆过程下稳定的唯一形式的被动性是完全被动性，因此提供了一个单次和更多的物理动机的热状态和温度的出现的识别。从被动状态提取功的机器利用了这样一个事实，即可以找到充当虚拟热库的子空间和充当虚拟冷库的子空间。我们表明，可以提取最佳的工作量，并且机器在虚拟水库对之间的卡诺效率下运行。
2017-01-06 quant-ph
Controlling quantum critical dynamics of isolated systems
控制孤立量子系统通过临界点的非绝热动力学在从量子模拟到有限时间热力学的各种领域都很有意义。我们简要地回顾了不同的方法设计协议，最大限度地减少激发（缺陷）的生产在一个封闭的量子临界系统驱动的平衡。我们绘制出具体的驱动方案的作用，这一过程中，指出他们的实验相关性，并讨论其实施的背景下，超冷原子和自旋系统。
2014-10-09 cond-mat.str-el quant-ph
Emergence of outcomes in quantum mechanics
持续关注突现概念作为科学方法的核心要素，可以在可能的范围内，将量子力学结果问题的物理和哲学方面清晰地分开。这个问题的哲学部分是解释为什么一个封闭的系统有确定的实验结果。物理部分是数学上表明，存在一个限制，其中酉薛定谔动力学和还原过程之间的矛盾，导致不同的结果变得可以忽略不计，根据一个明确规定的标准，并使这个标准尽可能客观。通过重新定义量子态的概念，并找到一个合适的测量还原后的状态变化的物理问题得到解决。量子态的适当定义不是希尔伯特空间中的射线或密度算符，而是由给定子空间中的所有密度算符组成的等价类，其成员都描述相同的实验结果。对于只包含与环境整合的子系统的系统，这些等价类可以用投影算子在数学上表示，由此产生的形式主义与冯·诺依曼研究热力学第二定律预测的熵增加的形式主义密切相关。然而，几乎孤立的子系统只是间接地减少，作为其与集成子系统的相互作用的结果。孤立子系统的约化态与量子不和谐定义中使用的条件态相同。退相干理论的关键概念都可以适用于这个量子态的定义，从而产生一个统一的理论，原则上能够解决量子测量问题的所有方面。这样得到的理论是弱客观的，但不是强客观的。
2019-07-10 quant-ph
Damped bounces of an isolated perfect quantum gas
孤立量子系统的热化问题是通过考虑一个被重力限制的理想气体来解决的，并且最初被困在一定的高度之上。由于我们对真正的孤立系的行为感兴趣，我们假设气体处于宏观上明确定义的能量的纯态。我们表明，在一般情况下，单粒子分布，这样的状态是严格等价的微正则混合态在相同的能量。我们推导出一个表达式的时间依赖的气体密度依赖于初始气体状态，只有通过几个热力学参数。虽然我们考虑了非相互作用的粒子，密度松弛成一个渐近分布，但它不是由气体能量和粒子数决定的热平衡分布。
2008-09-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Experimental measurement of the isolated magnetic susceptibility
孤立的磁化率$χ_{\rm I}$可以定义为正则系综上的（非热力学）平均值，但尽管它经常在文献中讨论，但尚未明确测量。在这里，我们证明了一个明确的测量$χ_{\rm I}$在避免核电子能级交叉在一个稀释的自旋冰系统，含有分离良好的钬离子。我们表明，$χ_{\rm I}$量化的准经典自旋态在这些点的叠加，是一个直接的措施，状态并发和人口。
2021-02-23 cond-mat.other cond-mat.str-el quant-ph
Unitarity, ergodicity, and quantum thermodynamics
本文研究孤立量子系统状态空间的遍历子空间。本文证明了一个新的闭量子系统的遍历定理，该定理表明系统的平衡态具有包含哈密顿量在内的完备可交换观测量集的巨正则密度矩阵的形式。所得结果是对一般的有限维量子系统导出的，表明由幺正演化产生的平衡态总是可以用正则形式表示，而不考虑系统浴分解.
2007-06-13 hep-th quant-ph
