Entropic probability and context states
本文扩展熵概率至更一般状态集合，引入储层与上下文状态，建立自由能、信息擦除与广义功间的抽象关系。
2024-12-17 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
Non-Markovian control of qubit thermodynamics by frequent quantum measurements
我们探讨了频繁的，脉冲量子非破坏测量的能量的二能级系统（TLS），别名量子比特，在接触热浴的影响。由此产生的熵和温度的系统和浴被发现是完全由测量速率，并不期望由标准的物理规则，持有马尔可夫浴。这些异常允许非常快速地控制量子位的加热、冷却和状态净化（熵减少），比它们的热平衡时间快得多。
2009-08-28 quant-ph
What is the probability of a thermodynamical transition?
如果热力学第二定律禁止从一种状态到另一种状态的转变，那么仍然有可能通过使用足够的功来实现转变。但是，如果我们无法获得这么多的工作，这种转变会发生吗？在热力学极限下，这种概率趋于零，但在这里我们发现，对于有限大小的系统，它可以是有限的。我们计算了从任何初始状态到任何最终状态的跃迁或周期性涨落的最大概率，并证明了对于能量本征基中块对角的任何最终状态都可以实现这个最大概率。我们还发现上，下边界上的过渡概率，在过渡的工作。作为一个双产品，我们引入了一个有限的一组相关的热控制标准，管理状态转换的单调性，并计算他们的过渡工作。还考虑了过渡的概率和为帮助过渡而添加的任何部分功之间的权衡。我们的结果在纠缠理论中有应用，我们发现了将一个纯纠缠态转换为任何其他纠缠态时所需（或获得）的纠缠量。
2016-02-16 cond-mat.stat-mech quant-ph
A thermodynamically consistent approach to the energy costs of quantum measurements
本文通过量子探针与热浴耦合的微观模型，分析了量子测量的能量成本，发现最小功耗取决于系统能量变化与测量效率、完备性等信息论量，并揭示了测量速度、效率与功成本之间的权衡关系。
2025-01-27 quant-ph
Model of quantum measurement and thermodynamical cost of accuracy and stability of information processing
本文重新讨论了量子测量问题，提出了一种新的可解测量模型，其基本成分是受控单比特存储器的量子模型。这个模型的结构，包括强耦合的自旋和量子谐振子允许定义稳定的指针状态，以及分离的高斯态的量子振子和分析从量子到经典制度的过渡。导出了测量精度、指针态稳定性、联合热噪声和量子噪声的有效温度以及执行位翻转所需的最小功之间的关系。它们不同于基于Landauer原理的那些，并且用于分析量子Szilard引擎的热力学效率，并且意味着执行长时间计算所需的最小工作量的更现实的估计。
2013-05-21 quant-ph
Autonomous Temporal Probability Concentration: Clockworks and the Second Law of Thermodynamics
根据热力学，熵的不可避免的增加使过去与未来得以区分。从这个角度来看，任何时钟都必须包含一个不可逆的过程，允许这种熵流被跟踪。此外，时钟的一个组成部分是一个钟表机构，也就是说，一个系统，其目的是暂时集中驱动这种熵流的不可逆事件，从而与计数纯粹随机的平衡事件相比，增加了所得时钟滴答的准确性。在这篇文章中，我们正式自主的时间概率集中的任务，作为任何基于热梯度的钟表机构的固有目标。在这个框架内，我们表明，一个完美的发条可以近似任意增加其复杂性。此外，我们将这种由许多量子位组成的理想化的发条模型与不可逆的衰变机制相结合，以展示时间测量的最终热力学极限。
2021-03-17 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamics of Quantum Open Systems: Applications in Quantum Optics and Optomechanics
热力学是在十九世纪发展起来的，为发动机和其他宏观热力机器提供了物理描述。从那时起，纳米技术的进步促使将这些最初为经典系统设计的形式主义扩展到量子世界。在这篇论文中，我建立了一个研究量子系统随机热力学的形式体系，其中量子测量起着核心作用：就像标准随机热力学的热库一样，它是系统动力学中随机性的主要来源。我首先把投影测量作为一个热力学过程来研究。我证明了测量导致了系统能量的不受控制的变化，我称之为量子热，也是熵的产生。作为概念的证明，我研究了一个从测量引起的量子涨落中提取功的引擎。然后，我将这种形式主义扩展到广义测量，它允许描述开放量子系统（即与水库接触）。我定义的工作，热量和熵产生的单一实现的热力学协议，并检索这些量服从波动定理。我将这种形式主义应用于量子光学的规范情况，即量子比特耦合到激光和真空。最后，我研究了一个很有前途的平台来测试量子比特的热力学：一个混合光机系统。在这篇论文中开发的形式主义是感兴趣的量子热力学社区，因为它使量子热机的特点，并比较其性能与经典的类似物。此外，由于它将量子测量作为一个热力学过程，它为一种新的热力学机器铺平了道路，以前所未有的方式利用量子领域的特殊性。
2017-09-08 quant-ph
Quantum measurement and the first law of thermodynamics: the energy cost of measurement is the work value of the acquired information
测量的能量成本是一个有趣的基本问题，可能对量子技术产生深远的影响。在麦克斯韦恶魔的背景下，人们经常说测量没有最小的能量成本，而信息有一个工作价值，即使这些陈述可能看起来相互矛盾。然而，正如我们所阐明的，这些陈述并不涉及测量设备所支付的成本。在这里，我们表明，只有当测量设备可以访问零温度水库-也就是说，从来没有-测量不需要能量。所有真实的测量设备都要付出热机为获得它们所获得的信息的功值而付出的代价。
2012-11-03 quant-ph
Repeated temperature measurements in quantum thermodynamics
Faculty of Physics, Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立大学物理系）；Steklov Mathematical Institute of Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院斯捷克洛夫数学研究所）
本文研究了温度测量作为任意态到吉布斯态转换的模型，提出了一种通用后验形式化方法，并推导了重复测量的主方程类比。
2025-07-01 quant-ph
Principle of Unattainability of Absolute Zero Temperature, the Third Law of Thermodynamics, and Projective Quantum Measurements
不可达性原理排除了通过任何有限的物理手段来达到绝对零度的可能性，无论它们是多么理想化。尽管如此，我们澄清，热力学第三定律，所定义的能斯特的热定理声明，是不同于原则的不可达性在这个意义上，第三定律是数学等价的，只有绝对零度温度的不可达性{ \em准静态绝热}过程。一方面，这使得在不违反第三定律的情况下，通过非绝热方法达到绝对零度的可能性成为可能。另一方面，我们指出了量子力学中的射影测量公设与能量的射影测量可能导致零温度的不可达性原理之间的某些明显的不相容性。
2019-08-17 quant-ph
Quantum measurements constrained by the third law of thermodynamics
在量子体系中，热力学第三定律意味着纯态的不可达性。如最近所示，这种不可达性意味着被测系统和测量仪器之间的单一相互作用永远不能实现理想的投影测量。在本文中，我们介绍了第三定律的操作制定的最一般的类的物理变换，违反这是必要的和充分的准备纯态。随后，我们调查这样的法律约束测量一般的可观的，或积极的运营商价值的措施。我们确定了几个理想的属性的测量，同时享有理想的投影测量-因此都排除了第三定律在这种情况下-并确定第三定律是否允许这些属性获得一般测量的一般可观的，如果是这样，在什么条件下。结果表明，虽然第三定律排除了这些属性的所有观测值，其他人可能会享受的观测值是足够的“不尖锐”。
2023-02-08 quant-ph
A hierarchy of thermodynamically consistent quantum operations
本文提出一个与热力学定律一致的量子操作和测量层级，揭示了特定热力学原理对量子操作（不）可实现性的影响，并阐明了通道与POVM在不同约束下的限制条件。
2025-05-29 quant-ph
Second law of the information thermodynamics with entanglement transfer
本文提出了一个新的不等式：$W_{\mathrm{ext}}\le-ΔF-k_{B}TΔE_{F}$，该不等式适用于只利用Helmholtz自由能和形成纠缠的测量和反馈控制的量子过程.正的量$-ΔE_{F}$表示在测量期间通过相互作用$\hat{U}_{SP}$从系统$S$到探针$P$的纠缠转移量。新不等式比Sagawa-Ueda不等式[Phys. Rev. Lett. 100 080403（2008）]。新的不等式具有明确的物理意义：在上述过程中，我们从热力学系统中提取的功比传统热力学系统中的上界大了测量所提取的纠缠量。
2013-07-01 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
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
The Second Law of Thermodynamics and Quantum Feedback Control: Maxwell's Demon with Weak Measurements
最近Sagawa和Ueda [Phys. Rev. Lett. 100，080403（2008）]导出了可以使用反馈控制从量子系统中提取的功的界限。他们留下了一个问题，即控制器所能进行的每一次测量是否都能达到这个界限。我们表明，它可以，这是直接从最近的工作麦克斯韦的恶魔由Alicki等人[开放系统。戴纳姆11，205（2004）]，用于离散和连续反馈控制。我们的分析还表明，裸露的，有效的测量总是做非负功的系统在平衡状态下，但不增加热量。
2009-08-05 quant-ph
Thermodynamical Control by Frequent Quantum Measurements
大"浴池“和小系统之间的热流使它们逐渐接近热平衡，同时增加它们的熵。偏离这一趋势的波动涉及一小部分与浴相互作用的系统的统计系综：在这方面，量子和经典热力学是一致的。它们之间会有巨大的差异吗？在这里，我们解决一个明显的量子力学设置，显示这样的差异：两个能级系统（TLS）和浴之间的热平衡的扰动频繁和简短的量子（非破坏）测量的TLS能量状态。如果测量的频率足够频繁，可以诱导芝诺或反芝诺状态，即TLS弛豫的减速或加速，那么系统和浴的熵和温度与无记忆浴的标准物理规则所预期的完全无关。这些异常的实际优势是可以非常快速地控制热和熵，使量子系统的冷却和状态纯化比它们的热平衡时间快得多。
2008-04-14 quant-ph
Using a quantum work meter to test non-equilibrium fluctuation theorems
非平衡态量子热力学对于描述远离通常的热力学定律的新设备是必不可少的。当量子涨落占主导地位时，定义和测量功和热，这两个经典热力学的中心概念，是不平凡的。对于受驱动但孤立的量子系统，功是与内能变化相关的随机变量，正如热力学热力学第一定律所指出的那样。在本文中，我们提出了一个工作在冷原子系综上的量子工作计（QWM）的设计和实验实现。我们的QWM不仅直接测量工作，而且直接采样其概率分布。由于功概率分布在非平衡态量子热力学涨落定理中起着核心作用，因此QWM是检验其有效性的理想工具。特别是，我们用它来验证Jarzynski的身份。
2017-11-27 quant-ph
The general fine-grained uncertainty relation and the second law of thermodynamics
通过对两个和三个自旋算符的测量，研究了量子比特系统的细粒度测不准关系。然后在$d$维Hilbert空间中，得到了在互无偏基上两个射影测度概率组合的一般界.所有这些不确定性不等式都可以应用于构造不同的热力学循环，使得违反这些不等式将导致违反热力学第二定律。这揭示了细粒度的不确定性和热力学第二定律之间的关系。
2021-09-22 quant-ph
Irreversibility in Collapse-Free Quantum Dynamics and the Second Law of Thermodynamics
通过对量子动力学的非线性CPT破坏修正来解决量子测量问题的建议也为统计力学的不可逆性提供了一个可能的基本解释。该论点是以无崩溃帐户的形式表达的。相反的图景，即统计不可逆性产生量子不可逆性，被认为是不太令人满意的，因为它留下了玻恩概率规则的解释。
2006-05-02 quant-ph
Minimal Energy Cost for Thermodynamic Information Processing: Measurement and Information Erasure
给出了测量和擦除信息所需的热力学能量成本（功）的基本下界，擦除的下界证明了“Landauer原理”在一种特殊情况下成立，但也意味着它的崩溃，表明逻辑可逆性和物理可逆性之间不存在唯一的关系。我们的结果构成了“信息热力学”第二定律，其中的信息量和热力学变量被同等对待。
2009-05-30 cond-mat.stat-mech quant-ph
Stochastic thermodynamics in the quantum regime: From quantum measurement to quantum trajectories
本文建立了一种新的形式来研究非平衡量子系统的随机热力学，其中随机性主要来自于量子测量。在没有任何浴的情况下，我们定义了一个纯量子分量的热交换，对应于测量反作用引起的能量波动。通过为量子测量提供一个中心位置，我们的形式主义弥合了量子光学和量子热力学之间的差距：测量引起的不可逆性的热签名被确定在一个简单的实现Jarzynski等式，而量子热力学揭示了教科书中的量子光学悖论轨迹。
2016-10-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum work and the thermodynamic cost of quantum measurements
量子功通常由热力学过程开始和结束时的能量的两个投影测量确定。然而，这种范式不能被认为是热力学一致的，因为它没有考虑这些测量的热力学成本。为了弥补这种概念上的不一致，我们引入了一种新的范式，它只依赖于预期的平均能量的变化给定的初始能量本征基。特别地，我们在量子功的定义中完全省略了量子测量，因此量子功被认为是仅系统的热力学量。作为主要结果，我们导出了一个修正的量子Jarzynski等式和一个用信息自由能表示的锐化最大功定理。我们的结果与标准方法的比较，可以量化的信息成本的投影测量。
2016-07-07 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum chaos in the framework of complex probability processes. Thermodynamics of nonrelativistic vaccum
将一维量子反应谐振子（QRHO）的随机运动问题表示为扩展空间中的复概率过程波泛函。在这个过程的复随机微分方程（RSDs）中，借助于在函数空间中引入的Langevin型模型RSDs来分离变量。得到了该函数空间的完全正Fokker-Plank测度。在泛函空间中，对具有完全Fokker-Plank测度的过程进行泛函积分，得到了漫游QRHO的平均波函数。构造了漫游QRHO的局部转移矩阵和平均转移矩阵。本文详细研究了非相对论真空的热力学，得到了真空的内能、亥姆霍兹能和熵的表达式。计算了振子的基态能量、位移和展宽。
1998-11-09 chao-dyn nlin.CD quant-ph
Thermodynamic indistinguishability and field state fingerprint of quantum optical amplifiers
耗散往往会冲刷掉在早期进化时期观察到的动力学特征。本文对单原子双光子共振量子光放大器进行了动力学和数值分析。详细的热力学平衡表明，非线性放大器在热力学上等同于（Phys.Rev.A，74（2006），063822）中讨论的线性放大器。然而，通过计算维格纳准概率分布的各种初始场状态，我们表明，独特的量子光学相空间中的功能，没有从线性放大器，保持延长的时间。这些特征与双光子物质-场相互作用的离散性质有关，并且在热力学时间指纹初始场状态。
2016-01-30 quant-ph
Quantum thermodynamic uncertainty relation for continuous measurement
我们利用量子估计理论导出了马尔可夫开放量子系统中的热力学不确定关系，它限制了连续测量的涨落。导出的量子热力学不确定性关系适用于满足标度条件的任意连续测量。我们推导出两个关系;第一个关系由动力学活动限制涨落，第二个关系由熵产生限制涨落。我们将我们的边界应用到一个由激光场驱动的二能级原子和一个具有跳跃和扩散测量的三能级量子热机中。我们的结果表明，存在一个普适的约束上的波动，无论连续测量。
2020-05-23 cond-mat.stat-mech quant-ph
A unique quasi-probability for projective yes-no measurements
从投影测量的分析，它表明，维格纳规则是唯一的操作准概率后测量状态。根据正交投影互补下测量扰动不变性原理，导出了唯一的预测量准概率。物理参数为这一原则。还推导出了拟概率的信息完全复延拓。这种准概率的非经典性是由于测量干扰。同样的准概率来自弱测量。
2008-04-28 quant-ph
Fluctuations of path-dependent thermodynamic quantities in open quantum systems via two-point system-only measurements
University of Freiburg（弗赖堡大学）；Università degli Studi di Milano（米兰大学）；INFN, Sezione di Milano（意大利国家核物理研究所米兰分部）
本文提出基于动力学依赖热力学可观测量的两步测量方案，精确计算开放量子系统中路径依赖热力学量的波动，并分离Jarzynski等式的修正因子，适用于封闭系统极限情况。
2026-04-29 quant-ph
Random motion of quantum reactive harmonic oscillator. Thermodynamics of Vacuum of Asymptotic Subspace
将振子与真空相互作用系统视为量子反应谐振子（QRHO）的随机运动问题。它是用扩展空间中的复概率过程的波泛函来表示的。该波泛函服从随机微分方程（ε）。在泛函空间R{W（t）}中引入二阶非线性Langevin型泛函，将原方程中的变量分离。得到了Fokker-Plank型空间R{W（t）}中的一般测度，并构造了随机QRHO的全波函数（混合波）的表达式，作为随机基集上的泛函展开.构造了相应的转移矩阵S_br。对于函数空间的Wiener型测度W（t），得到了真空-真空转移概率的精确表示.在渐近空间R1_as上详细描述了真空热力学。计算了振子基态的能量、位移、膨胀和熵的精确值。
1997-12-16 quant-ph
Thermodynamic uncertainty relation under continuous measurement and feedback with quantum-classical-transfer entropy
The University of Tokyo（东京大学）；Inamori Research Institute for Science (InaRIS)（稻盛科学研究所）
研究通过量子-经典转移熵量化连续测量获得的信息，揭示了电流精度受信息热力学成本约束，并展示反馈可提升精度同时抑制熵产。
2026-03-19 cond-mat.stat-mech quant-ph
Extrapolating the thermodynamic length with finite-time measurements
Beijing Computational Science Research Center（北京计算科学研究中心）；Graduate School of China Academy of Engineering Physics（中国工程物理研究院研究生院）
本文提出通过外推有限时间测量来确定热力学长度，以优化热机性能，无需额外寻找最优控制方案，通过量子谐振子和理想气体实例进行验证。
2021-01-08 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamics of Quantum Measurement and the Demon's Arrow of Time
我们讨论了热力学方面的一个单一的量子位为基础的设备，由弱量子测量，并反馈控制的量子麦克斯韦恶魔。我们讨论了离散和时间连续操作的测量为基础的设备在有限温度的水库。在离散的例子中，恶魔通过离散的弱测量获取信息，我们发现，热力学变量，包括热交换，可提取的工作，和产生的熵是完全由信息理论测量的恶魔的感知箭头的时间。我们还讨论了一个现实的时间连续操作的设备，其中的反馈后施加一系列的弱测量。在时间连续的限制，我们推导出精确的有限时间统计的工作，热和熵变化沿个别量子轨迹的量子测量过程，并将它们与恶魔的时间之箭。
2022-09-30 cond-mat.mes-hall 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
The role of quantum measurement in stochastic thermodynamics
本文建立了一种新的量子体系中的随机热力学研究方法，其中随机性和不可逆性主要来自于量子测量。在没有任何浴的情况下，我们定义了一个纯量子分量的热交换，对应于测量反作用引起的能量波动。能量和熵签名的测量引起的不可逆性，然后研究量子光学的正则实验，和能量成本的抵消作用退相干的特点是一个简单的状态稳定协议。通过把量子测量放在中心位置，我们的形式有助于弥合实验量子光学和量子热力学之间的差距。
2016-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Fundamental limitations on photoisomerization from thermodynamic resource theories
小的、不平衡的、量子系统不符合简单的热力学表达式。这样的系统以分子开关为例，其与浴进行热交换。这些分子在吸收光时可以光致异构化，或改变构象，或转换。光异构化的概率取决于动力学细节，耦合分子的能量，其耗散。因此，一个简单的，一般的，抽象式的光致异构化概率的界限似乎遥不可及。我们使用资源理论推导出这样的界限。资源理论框架是一套数学工具，在量子信息理论中发展，用于将热力学推广到小的和量子的设置。从这个工具包已经得出了推广的第二定律，热majorization前序。我们使用热平衡来限定光异构化概率的上限。然后，我们比较了边界与平衡预测和Lindbladian模型。我们确定了一个现实的参数制度，其中Lindbladian演变饱和的热约束。我们还量化了电子自由度的能量相干性，我们认为，这种相干性不能促进光异构化。这项工作说明了如何量子信息理论热力学可以阐明复杂的量子过程中的性质，实验和合成。
2020-04-21 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph quant-ph
On the thermodynamic limit of two-times measurement entropy production
本文通过热力学极限论证了两次测量熵产生的模公式，并考虑了热库为量子自旋系统或自由费米气体的开放量子系统情形。
2024-10-01 math-ph math.MP quant-ph
Optimal work extraction and thermodynamics of quantum measurements and correlations
分析了间接量子测量在非平衡态量子系统功提取中的作用。特别是，我们专注于工作，可以通过利用感兴趣的系统和一个额外的辅助系统之间共享的相关性，其中测量反作用引入了一个非平凡的热力学权衡。我们提出了最佳的状态依赖的协议提取工作从经典和量子相关性，后者被测量的不和谐。我们表明，虽然经典相关的工作内容可以通过对感兴趣的系统进行局部操作来完全提取，但与量子不和谐相关的工作量需要一个特定的驱动协议，该协议包括系统和辅助系统之间的相互作用。
2018-09-09 cond-mat.stat-mech quant-ph
Information Thermodynamics in Generalized Probabilistic Theories
The University of Tokyo（东京大学）；Kyushu University（九州大学）
本文构建了广义概率理论中的信息热力学框架，分析测量、反馈、信息擦除与热力学第二定律的关系，并探讨了SPM模型的热力学成本及熵定义对第二定律的影响。
2026-08-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Thermodynamics and Canonical Typicality
我们在这里提出一套关于量子热力学和正则典型性的课堂讲稿。纠缠可以建设性地应用于统计力学的基础。利用凸几何的一些技巧，导出了等先验概率假设的另一种形式
2017-05-05 math-ph math.MP quant-ph
Revisiting weak measurement in light of thermodynamics
本文研究了由von Neumann型相互作用$\hat{A}\otimes \hat{p}^2$描述的弱测量，其中$\hat{A}$是一个系统可观测，$\hat{p}^2$是一个测量指针可观测.我们从热力学的角度考虑弱测量，采用混合高斯态作为测量指针的量子态。我们表明，麦克斯韦的恶魔出现作为一个措施谁进行后选择。研究发现，即使恶魔只知道弱值，初始和最终系统之间的冯诺伊曼熵的差异可以是QC互信息含量，这是通过测量可获得的信息的最大量。此外，我们的研究表明，这种相互作用所描述的系统的温度被放大的弱值放大。此外，我们表明，这个恶魔可以实现在一个原子系统。
2020-03-22 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Growth of Knowledge and Entropy in Quantum Physics
大多数试图证明热力学第二定律的尝试都失败了，因为（1）他们使用了不可行的概率频率理论，（2）他们没有解释为什么实验中看到的时间箭头与热力学时间箭头对齐。我使用量子概率的决策论解释，从量子力学的多世界解释来解决概率问题。然后，我得出的知识箭头的时间和熵箭头的时间使用物理约束知识创造波普尔的进化理论的知识和多世界的解释之间的相关性。
2008-11-21 physics.hist-ph quant-ph
Thermodynamics of Quantum Heat Bath
介绍了量子热浴的热力学模型。在假设熔池分子具有多个自由度和弱相互作用的条件下，给出了在热力学极限下熔池状态方程的一般推导。浴的温度和比能之间的关系取决于（i）分子的光谱性质，和（ii）代表性分子的状态空间上的概率测度的选择。所获得的结果说明了分子成分的微观特征如何决定浴的宏观热力学性质。因此，我们的发现可以用来比较量子系统平衡态的不同假设的优点。两个例子的概率测度的合理选择被认为是详细的。
2016-08-12 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Nonequilibrium work and entropy production by quantum projective measurements
利用Jarzynski等式的建立，我们研究了量子投影测量的热力学。我们证明了由测量引起的能量变化的涨落满足Jarzynski等式，揭示了量子投影测量对被测系统做功。当系统在测量后与储层热接触时，投影测量所做的功以热量的形式从系统完全耗散到储层中。通过解释测量总是增加总熵，证明了热力学第二定律与量子测量之间的联系，也为Landau-Lifshitz关于测量的热力学结果的猜想提供了线索.
2015-08-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Phenomenological Quantum Thermodynamics of Closed Bipartite Schottky Systems
如何将热力学引入量子力学？在解决这个问题的众多可能性中，简单的选择是：传统的冯·诺依曼方程处理的是一个概率权重与时间无关的密度算子。因为除了可逆的量子力学之外，没有理由认为这些权重必须与时间无关，所以放弃了这个约束，从而有可能将物理概念引入量子力学。% \textcolor{green} {此过程类似于Lindblad方程，但原理不同。但除了这个简单的出发点，离散系统的应用热力学概念可以为唯象量子热力学的其他版本执行“源理论”。
2020-08-18 physics.flu-dyn quant-ph
Uncertainty relation for indirect measurement
间接测量可以用来读出量子系统的结果，而不必诉诸直接的方法，它是测量不确定关系的基础，解释了共轭可观测量的不相容性。虽然测量不确定性已经建立了量子测量的准确性，热力学不确定性正在研究作为一个新的角度波动的可观测量的准确性，权衡在经典或量子制度的物理成本。根据这些思想，我们从量子热力学的角度导出了一种新的间接测量不确定度。所得到的结果显示了一个生存活动，这是一个狂热的贡献的热力学系统，由于测量方法和噪声之间的相互关系。此外，这种不确定性还可以通过普适的噪声-扰动关系影响不相容对应物的扰动。
2022-08-05 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamics of quantum measurements
系统的量子测量可以改变其平均能量，以及熵。选择性的测量（经典的或量子的）可以被用作“麦克斯韦恶魔”，通过减少熵来为单温热机提供动力。量子力学上，非选择性测量也可以，尽管增加了热态的熵。测量后可提取的最大功量由自由能变化给出：$W_{max}^{(non-)sel.}=ΔE_{meas}-T_{Bath}ΔS_{meas}^{(non-)sel.}$。这是根据“非平衡初态的广义第二定律”[Hasegawa et.等，PLA（2010）]，其中一个基本的减少到标准的法律是在这里。它表明，$W_{max}^{sel.}-W_{max}^{non-sel.}$等于所需的工作复位的测量设备的存储器，并没有这样的复位是需要在非选择性的情况下。因此，由任一种测量提供动力的单浴发动机在每个循环的净损失为$T_{Bath}ΔS_{meas}^{non-sel}$的情况下工作。通过用可逆的“预先测量”代替测量，并允许工作源耦合到系统和存储器，可以使循环完全可逆。
2010-11-03 cond-mat.stat-mech quant-ph
W entropy in hard-core system
正如热力学第二定律所预言的那样，熵的增加在时间上是不可逆的。然而，在量子力学中，量子态的演化是关于时间反演对称的，这导致了热力学熵和量子熵之间的矛盾。我们研究了硬核玻色子系统中的W熵，它是根据Wannier基上的波函数的概率分布计算的。我们发现W熵和由Fock基波函数的概率分布计算的F熵满足近似线性关系，并且具有相同的趋势。然后，我们研究了不同参数下W熵的演化。我们计算了W熵的回归周期，并发现它与晶格尺度的依赖关系。结果表明热力学第二定律在量子力学中并不完全成立。只有当系统尺度足够大时，W熵的行为才符合热力学第二定律。
2022-10-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamic measurement of the sound velocity of a Bose gas across the transition to Bose-Einstein condensation
提出了一种基于热力学全局变量的确定原子玻色-爱因斯坦凝聚体中声速的方法。在恒定体积下，仔细研究了整个相变中捕获原子的总数随温度的变化。它使我们能够评估的声速产生一致的值从量子到经典的制度，在良好的协议与以前的结果发现在文献中。我们还提供了一些见解的主导声音模式（热或超流体）在很宽的温度范围。
2019-01-24 cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn quant-ph
A quantum theory of thermodynamic relaxation
本文提出了一种新的量子马尔可夫过程的计算方法，并导出了相应的福克-普朗克方程。后者被检查再现已知的结果从经典和量子物理学。它也被应用到相空间描述的力学系统，从而导致一个新的治疗这个问题的不同维格纳介绍。在混合坐标-动量空间中得到的平衡态概率密度是吉布斯正则分布的合理推广。
2015-05-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum thermodynamics of continuous feedback control
本文为连续测量和反馈下的开放量子系统建立了热力学形式体系，推导了功、热及熵产生表达式，并通过连续西拉德发动机和砰砰控制功提取方案验证，揭示了反馈控制系统的能量学与不可逆性。
2025-05-22 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Thermodynamics Allows Quantum Measurement Almost Without Collapse
介绍了一种量子测量过程，它能够在几乎不干扰或破坏系统的情况下表征系统的未知状态，其基本思想是从过程中的功和热等热力学量中提取系统的信息，从而揭示信息与热力学之间的基本对应关系。我们建立了一个改进的信息隔离的概念，并表明，一个过程是孤立的，如果它尊重量子热力学第一定律为一组给定的守恒量或电荷。测量过程涉及系统、装置和提供功的电池的全局酉演化。全球统一尊重第一定律。通过对计费工作成本进行计数来访问关于系统的全部信息，以在系统和设备上实现简化的演进。在确定工作成本之后，该过程被撤销，其中系统的状态被任意地检索为接近原始初始状态。测量过程还能够表征未知的量子操作。从根本上说，我们的研究结果使重要的一步，解决的悖论所产生的量子测量的问题，如维格纳的朋友悖论，和有关的问题的客观现实的量子态。我们讨论的技术影响，几乎无干扰的测量过程。
2019-11-25 cond-mat.stat-mech gr-qc hep-th
New sensor for thermodynamic measurement of magnetization reversal in magnetic nanomaterials
设计并制造了一种用于小型磁系统热测量和热力学测量的传感器。它是基于一个5米厚的悬浮聚合物膜，它具有非常低的热容量（10-6 J/K在氮气温度），并在其上放置一个加热器和一个高灵敏度的温度计。传感器的特性已被表征为温度和频率的函数。在40 K-300 K温度范围内检测到小至1皮焦耳（10-12焦耳）的能量交换。这样的值对应于测量将沉积在膜上的非常薄的样品（通常为10 nm厚）中的磁化反转期间发生的热特征所需的值。预计这种方法将构成一个强大的工具，鉴于分析磁化反转过程中的磁性纳米系统，例如，表现出交换弹簧和交换偏置现象。
2006-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Thermodynamics of quantum information scrambling
量子信息的置乱可以方便地通过所谓的时间外排序器（OTOC）来量化，其测量提出了一个艰巨的实验挑战。在这里，我们报告的OTOC的测量方法的基础上开发的非平衡量子热力学领域的所谓的两点测量方案。该方案比目前实验中采用的方法具有更广泛的适用性，并且还提供了一个明确的解释量子信息扰乱的热力学量，如工作的非平衡波动。此外，我们提供了一个自旋链的数值例子，突出了我们的热力学方法的效用时，理解可积和遍历行为之间的差异。我们还讨论了最近的一些实验的连接。
2016-11-21 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
