Quantum jumps and entropy production
开放量子系统的不可逆运动可以用状态矢量系综来表示，它们遵循分段确定性路径的随机动力学。结果表明，这种表示导致一个自然的定义的量子熵产生率。熵产生率用冯诺伊曼熵和对应于开放系统各种衰变通道的量子跃迁数表示。给出了熵产生率的正性和凸性的证明。蒙特卡罗模拟的随机动力学的驱动量子比特和一个$Λ$配置涉及暗态进行，以说明一般的理论。
2003-06-06 quant-ph
Entropy production and fluctuation theorems in a continuously monitored optical cavity at zero temperature
涨落定理允许人们对远离热平衡的系统中的热力学量的行为作出概括性的陈述。在这篇文章中，我们使用克鲁克斯的波动定理来理解连续测量的零温度量子系统的熵产生;即通过零差检测测量的光学腔。在零温度下，如果使用逆温度$β$的经典定义，则熵产生变得发散。我们的分析表明，熵产生可以很好地定义在零温度下，通过考虑在测量记录中产生的熵，从而导致不发散的有效逆温度$β_{\rm eff}$。我们将这一结果与Cramér-Rao不等式联系起来，并表明功分布的Fisher信息与熵产生的乘积的界低于有效逆温度$β_{\rm eff}$平方的一半。这个不等式表明，有一个最小量的熵产生，用于获得关于对远离平衡的量子系统所做的功的信息。
2022-08-23 quant-ph
Thermodynamic uncertainty relation for quantum entropy production
本文推导了量子熵产生的下界，用量子可观测量的均值和方差表示，称为熵产生的热力学不确定性关系（TUR），并引入$χ^2$散度的量子推广下界，讨论其在随机和量子热力学中的意义。
2024-04-28 quant-ph
Local approach to entropy production in the nonequilibrium dynamics of open quantum systems
University of Freiburg（弗赖堡大学）；Institute of Physics, University of Freiburg（弗赖堡大学物理研究所）；EUCOR Centre for Quantum Science and Quantum Computing, University of Freiburg（弗赖堡大学EUCOR量子科学与量子计算中心）
本文研究了开放量子系统非平衡动力学中熵产的局部方法，证明了马尔可夫动力学与熵产率正性之间的关系，并展示了非马尔可夫动力学的熵产率正性反例。
2026-03-02 quant-ph
Entropy production in the quantum walk
我们探讨了在开放量子系统中产生熵的概念。本文从熵产生的角度研究了离散时间量子线上行走。我们认为，硬币的演变可以建模为一个开放的两能级系统，交换能量与晶格在一些有效的温度，这取决于初始状态。熵平衡表明，在演化过程中存在正的熵产生，符合热力学第二定律。
2020-04-09 physics.atom-ph quant-ph
Quantum Martingale Theory and Entropy Production
我们发展了一个鞅理论来描述非平衡定态下开放量子系统熵产生的涨落。使用量子跳跃轨迹的形式主义，我们确定了一个指数鞅和一个纯粹的量子项，都服从积分涨落定理的熵产生的分解。这种方法的一个重要后果是推导出一组真正的普遍结果停时和下确界统计的随机熵产生。最后，我们补充的一般形式主义与量子比特系统的数值模拟。
2019-06-11 cond-mat.stat-mech quant-ph
Addendum to "Nonlinear quantum evolution with maximal entropy production"
作者提请注意以前的工作与相关的结果，这已经逃脱了详细审查之前发表的文章“非线性量子演化与最大熵生产”，物理Rev.A63，022105（2001）。
2001-02-21 cond-mat.stat-mech quant-ph
Nonequilibrium entropy production for open quantum systems
我们考虑弱耦合到热库并由任意含时参数驱动的开放量子系统。我们推导出精确的非平衡熵产生和熵产生率的微观表达式，有效的任意远离平衡。利用系统和库的两点能量测量统计，进一步得到了Seifert [PRL 95，040602（2005）]提出的积分涨落定理的量子推广.
2011-03-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Entropy production as change in observational entropy
导出了开放系统（一个小系统耦合到一个或多个浴）中的非平衡态热力学第二定律。这是通过显示任意哈密顿动力学的初始状态的一大类的熵产生的积极性。使用最近引入的观测熵的概念，以前的方法的缺点被克服。我很抱歉，手稿的实际摘要比arXiv指南允许的要长，因此没有在这里显示。
2020-08-27 cond-mat.stat-mech quant-ph
Entropy Production of Open Quantum System in Multi-Bath Environment
研究了由多个不同温度的热浴组成的复杂环境所包围的开放量子系统的熵产生。详细的细致平衡的阐述，鉴于不同的热浴耦合提供的可区分的通道，并相应地推导出一个细化的熵产生率。结果表明，熵产生率可以表征熔池的量子统计性质：玻色子和费米子熔池在高温极限下表现出不同的行为，而在低温下表现出相同的渐近行为.
2014-07-08 cond-mat.stat-mech quant-ph
Random Dynamics, Entropy Production and Fisher Information
我们分析了不可逆输运过程理论中概率密度梯度的一个具体作用。经典的Fisher信息和信息熵产生的概念被发现是内在纠缠的马尔可夫扩散过程的概念和相关的（本地）动量守恒定律。
2003-07-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Equivalent definitions of the quantum nonadiabatic entropy production
非绝热熵产生是对连续耗散的非平衡稳态进行热力学分析的有用工具。对于开放量子系统，文献中出现了两种不同的非绝热熵产生定义，一种是基于量子相对熵，另一种是基于量子轨道。我们证明了这两个公式是等价的。此外，这种等价性使我们证明了量子相对熵在一类特殊的完全正的保迹量子映射下的单调性，从而避免了与算子的非交换结构相关的困难。
2014-03-30 cond-mat.stat-mech quant-ph
Saturation of entropy production in quantum many-body systems
将热力学第二定律与微观可逆动力学联系起来是统计物理学中一个长期存在的问题。本文基于量子多体物理的理论，讨论了在幺正动力学下孤立量子系统的熵产生饱和问题。首先，我们严格证明了饱和的熵产生在长时间制度，其中一个总的系统可以在一个纯态。其次，我们讨论了饱和时熵产生的非负性，这隐含着热力学第二定律。这是基于本征态热化假设（ETH），该假设指出即使是单个能量本征态也是热的。我们还数值表明，熵产生饱和在一个非负值，即使当初始状态的热浴是一个单一的能量本征态。我们的结果揭示了孤立量子系统中熵产生的基本性质。
2017-11-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum features of entropy production in driven-dissipative transitions
驱动-耗散跃迁的物理学是当前人们非常感兴趣的话题，特别是在量子光学系统中。这些转变发生在不平衡的系统中，因此其特征是有限的熵产生率。然而，人们对熵产生在临界点附近的行为知之甚少，而且所有这些都局限于经典系统。利用量子相空间方法，我们提出了一个框架，允许驱动耗散过渡的熵产生的完整的表征。我们的框架是专门为描述光子损失耗散量身定制的，光子损失耗散实际上是一个零温度过程，熵产生的标准理论在这个过程中崩溃了。作为应用，我们分别研究了具有连续跃迁和不连续跃迁的开放Dicke模型和Kerr模型，发现熵产生自然地分成两部分。一个与在经典系统中观察到的行为相匹配。另一个在临界点处发散。
2019-11-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
On Quantum Entropy and Excess Entropy Production in a System-Environment Pure State
我们探讨了最近推出的量子热力学熵$S^Q_{univ}$的纯态的复合系统环境计算“宇宙”与一个简单的系统$\mathcal{S}$耦合到恒温浴$\mathcal{E}$。主要的焦点是“过量熵产生”，其中量子熵变大于经典熵-自由能关系的预期。我们分析这方面的量子扩展的时间依赖状态，其相互作用的想法的微正则壳。熵采用基于香农信息的定义。我们认为，零阶$\mathcal{SE}$能量基础的唯一选择，使经典的热力学关系的限制，弱耦合和高密度的状态，包括一个精确的划分成系统和环境组件。熵的产生是由两种过程引起的。第一种是经典的“遍历”，它填充了微正则壳层内的全部态密度。第二个是与波包的量子扩展或“量子遍历”有关的过量熵产生，它有效地增加了能量壳层的宽度。具有有限微正则壳层宽度的洛伦兹叠加导致经典结果作为极限情况，没有多余熵。然后，我们考虑一个单一的$\mathcal{SE}$零阶初态，极端过剩熵产生的例子。给出了含时洛伦兹叠加态的超熵产生的统一处理方法，并通过计算得到了验证。据推测，自由能的概念可能会扩展到“可用能量”的概念，对应于超额熵产生。由此，从经典极限到极端量子条件，得到了关于量子热力学熵的统一观点。
2022-11-25 cond-mat.stat-mech quant-ph
Entropy and Entropy Production in Some Applications
利用熵和熵产生计算了一些现象的定常流。我们使用的方法是竞争方法，$S_S/τ+σ={\it maximum}$，其中$S_S$是系统熵，$σ$是熵产生，$τ$是微观相互作用时间。通过研究通量涨落，从平衡态计算系统熵。我们研究的现象包括离子传导、原子扩散、热传导和稀薄气体的粘性。
2013-11-26 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
On energy exchange rate and entropy production operators in quantum fluctuation-dissipation relations
对于具有外部时变哈密顿量的量子系统，在严格的统计等式（广义涨落耗散关系）的框架下，在Jordan对称化的时间算符序规则下，给出了系统能量变化率（单位时间功）和熵产生观测量的算符定义，并讨论了它们的性质.
2013-05-15 cond-mat.stat-mech quant-ph
The role of entropy production and thermodynamic uncertainty relations in the asymmetric thermalization of open quantum systems
本研究通过熵产生速率和量子热动能不确定关系，揭示了开放量子系统中加热比冷却更快且更稳定的热力学机制。
2025-10-09 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermalization and entropy production of a 1D bipartite fermionic lattice under influence of a dephasing noise
本文研究了一维二分费米子链中的熵产生和热、物质的输运。此外，我们输入了一个现象学的退相噪声，以显示其对系统动力学的影响。特别地，它显示了这种噪声的熵产生的出现的重要性。对于通量，解析解得到使用玻尔兹曼和费米-狄拉克分布。最后，我们表明，一个特定的能量和物质交换的波动定理，即使在存在这样的噪声服从。
2020-02-21 cond-mat.stat-mech quant-ph
Statistical mechanical expression of entropy production for an open quantum system
定义了一个非平衡系统熵的量子统计表达式，使之与Gibbs关系式相一致，并通过引入类似于量子力学中海森堡图象的概念，证明了它与动力学变量相对应.在开放量子系统中，系统-储层相互作用与熵变算符之间的一般关系，仅依赖于统计力学的框架和冯诺伊曼熵的定义。利用这个公式，我们可以在线性响应框架下得到正确的熵产生。目前的熵产生的推导是直接基于微观时间演化的第一原理，而以前的标准论点是由于热力学能量平衡。
2013-05-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Fluctuation theorem for irreversible entropy production in electrical conduction
线性不可逆热力学预测熵产生率可以变为负值。我们证明了这种预测下的交流驱动的导电性是很好地描述了德鲁德-索末菲模型的金属。然后，我们表明，这些负率是完全兼容的随机热力学，即熵产生满足涨落定理。分析的结论是观察到的随机熵产生所定义的Shannon信息的忽略或忽略不同意的唯象方法。
2022-01-25 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Excess entropy production in quantum system: Quantum master equation approach
对于由量子主方程（QME）描述的开放系统，研究了准静态操作下非平衡稳态之间的超熵产生。平均熵产生由瞬时稳态熵产生率的时间积分和超熵产生组成。我们建议使用平均能量和粒子流来定义平均熵产生率，这些平均能量和粒子流是通过使用QME的全计数统计来计算的。过剩熵产生由控制参数空间中的线积分给出，其被积函数称为Berry-Sinitsyn-Nemenman（BSN）向量。在弱非平衡区，我们证明了BSN矢量可以用$\ln \breveρ_0$和$ρ_0$来描述，其中$ρ_0$是QME的瞬时稳态，$\breveρ_0$是通过反转Lamb位移项的符号得到的QME的瞬时稳态.如果系统的哈密顿量是非简并的或兰姆位移项可以忽略，则过剩熵产生近似地减少到系统的冯诺伊曼熵之间的差。此外，我们还指出，在经典Markov跳过程中得到的熵产生的表达式与我们的结果不同，并且表明它们仅在弱非平衡态下近似等价.
2017-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Entropy production in a photovoltaic cell
我们评估的熵产生的光伏电池是由四个电子水平共振耦合到热填充场模式在不同的温度下。我们使用最近提出的形式主义，所谓的多个平行世界，一致地解决非线性熵的密度矩阵。我们的结果表明，熵产生是两种流之间的差异：一种是线性依赖于职业概率的半经典流，另一种是非线性依赖于量子相干性的流，没有半经典的类似物。我们发现，在细胞中的熵产生依赖于环境诱导的退相干时间和能量失谐。我们的特点制度，逆向流动的信息发生从冷到热浴。有趣的是，我们确定了熵产生的下限，这限制了细胞中耗散热量的统计。
2017-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Operator equality on entropy production in quantum Markovian master equations
在不借助量子随机轨线和熵产生的先验量子定义的情况下，导出了一般量子马尔可夫主方程熵产生的算子等式。我们发现，这个等式仍然可以解释为系统非平衡过程的时间反演不对称性的结果。与经典情形不同，等式的一阶展开与平均熵产生没有直接关系，平均熵产生是由量子物理中算符的非对易性引起的.
2012-10-22 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Numerically "exact" simulations of entropy production in the fully quantum regime: Boltzmann entropy versus von Neumann entropy
我们提出了一个计划，以评估热力学变量的系统耦合到一个热浴下的时间依赖的外力使用准静态亥姆霍兹能量从数值“精确”的分层运动方程（HEOM）。我们计算了强耦合到非马尔可夫热浴的自旋系统在不同温度下产生的熵。我们表明，当外部扰动的变化发生足够缓慢，系统总是达到热平衡。因此，我们计算了玻尔兹曼熵和冯诺伊曼熵的等温过程，以及各种热力学变量，如内能的变化，热量和工作，准静力平衡的基础上的HEOM系统。我们发现，虽然在玻尔兹曼和冯诺依曼的情况下，作为系统浴耦合强度的函数的系统熵的特征是相似的，那些为总熵产生是完全不同的。玻尔兹曼情形下的总熵产生总是正的，而如果我们选择整个系统的一个热平衡态（一个未因式分解的热平衡态）作为初始态，那么在冯·诺依曼情形下的总熵产生就变为负的。这是因为在冯·诺依曼情况下的总熵产生没有适当地考虑系统-浴相互作用的熵的贡献。因此，玻尔兹曼熵必须用来研究完全量子体系中的熵产生。最后，我们研究了Jarzynski等式的适用性。
2020-12-17 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph quant-ph
Stochastic entropy production in scattering theory
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；The Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics (ICTP)（阿卜杜斯·萨拉姆国际理论物理中心）
本文提出随机描述散射理论中的熵产，区分信息熵和热力学熵的变化，并通过两点测量方案研究熵产及传输量统计，复现Landauer-Büttiker公式并连接随机热力学与相干传输。
2026-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
A Model of Entropy Production
本文基于量子力学交易诠释，通过分析光子吸收导致的信息熵降低与热力学熵产生之间的关系，建立了一个严格的熵产生模型，并探讨了其与量子概率诠释和麦克斯韦妖的联系。
2024-12-29 math-ph math.MP physics.hist-ph
Production of Entanglement Entropy by Decoherence
我们研究了由二能级二聚体与振子环境相互作用组成的开放系统中各部分的纠缠熵动力学。二聚体-环境相互作用几乎是能量守恒的。我们发现了退相干和纠缠熵产生之间的精确联系。我们发现，并不是所有的环境振荡器进行显着的纠缠熵，我们确定的振荡器频率区域，有助于生产的纠缠熵。我们的结果适用于二聚体与环境相互作用的任意强度，并且在数学上是严格的。
2017-06-26 math-ph math.MP physics.bio-ph
Interplay between Standard Quantum Detailed Balance and Thermodynamically Consistent Entropy Production
The University of Tokyo（东京大学）；RIKEN Hakubi Research Team, Pioneering Research Institute (PRI), RIKEN（理化学研究所前沿研究机构（PRI）Hakubi研究团队）；Universal Biology Institute, The University of Tokyo（东京大学全球生物学研究院）；Center for Gravitational Physics and Quantum Information, Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University（京都大学汤川理论物理研究所引力物理与量子信息研究中心）；Department of Physics, Graduate School of Science, The University of Tokyo（东京大学理学研究科物理学系）
研究探讨了量子马尔可夫半群在满足标准量子详细平衡条件时熵产率为零的特性，以及热力学一致熵产条件与详细平衡条件的等价性。
2026-05-03 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Entropy production rates of bistochastic strictly contractive quantum channels on a matrix algebra
对于矩阵代数上的双随机严格收缩量子信道，我们导出了收缩率与熵产生率之间的关系。我们还简述了我们的结果在不可逆过程的统计物理和量子信息处理中的一些应用。
2002-09-05 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
