Evolution of Schrodinger Uncertainty Relation in Quantum Mechanics
本文讨论了量子力学的基本关系之一--测不准关系。1930年,也就是海森堡之后的几年,薛定谔将量子力学中著名的测不准关系进行了推广,使其比原来的测不准关系更加精确。本研究讨论了最近的概括薛定谔的工作,并解释了为什么他的论文仍然几乎被遗忘在上个世纪。
2008-06-07 quant-ph
Microscopic origin of the second law of thermodynamics
证明了当随机变量涨落服从中心极限定理时,测不准关系的等式对应于热力学平衡态。该不等式对应于热力学非平衡态。不确定关系是热力学第二定律的量子力学表述,起源于波粒二象性。在最小测不准关系下,得到了随机涨落调整后的均方差变化公式。最后,提出了一个有待检验的假设。我们在讨论中不包括相变.
2005-05-29 quant-ph
Reply to Comment on "Non Hermitian Quantum Mechanics with Minimal Length Uncertainty", arXiv:0908.2341
结果表明,文献[1]的结果是一致的。
2009-10-29 quant-ph
Quantum Mechanics as a Classical Theory XV: Thermodynamical Derivation
本文从三个基本假设出发,给出了薛定谔方程的一个新的公理化推导。这个新的推导揭示了量子形式主义的热力学性质。我们还显示了这种推导和以前做的其他手段之间的正式连接。最后给出了关于亚稳态的一些考虑。我们回到以前开发的一个例子来展示两个派生之间的联系是如何工作的。
1997-03-05 quant-ph
Temperature uncertainty relation in non-equilibrium thermodynamics
在正则系综中,量子系统的温度不确定性与其能量涨落成反比,这就是温度-能量不确定性关系。对于非平衡开放量子系统,没有发现这样的不确定关系。本文导出了一般非平衡过程的一个普适温度测不准关系。我们发现,在非平衡情况下,决定温度不确定性的是热的涨落(定义为熔池能量的变化)。具体地说,热分为轨道热和反作用热,分别与系统的演化轨道和部分测量对系统的反作用有关。在此基础上,揭示了系统与熔池的过程函数和态函数之间的相关性是提高温度精度的源泉。研究结果对设计高灵敏度的量子温度计具有指导意义。
2022-05-01 quant-ph
Fluctuation theorems and thermodynamic uncertainty relations
涨落定理是非平衡态热力学的基本结果。考虑到熵产生和观测量的涨落定理,我们推导出一个新的热力学不确定性关系,它也适用于非循环和时间反演非对称协议。此外,我们还研究了热力学不确定性关系与熵与可观测量之间的关联。
2021-11-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
Uncertainty relation and quantitative condition of inversion symmetry of time in many-particle system
证明了该测不准关系适用于多粒子系统,其等式对应于热力学平衡态,其不等式对应于任何量子系统的热力学非平衡态。物质的波粒二象性是热力学第二定律的微观根源。给出了时间反演对称性的一个定量条件。
2005-05-28 quant-ph
Quantum Mechanics as a Classical Theory XI: Thermodynamics and Equilibrium
在这篇续篇中,该理论被进一步扩展,以揭示其处理微观量的形式部分与热力学的形式部分之间的联系,热力学的形式部分与大系统的宏观性质有关。我们还将从无穷小Wigner-Moyal变换的形式主义中导出Born-Sommerfeld量子化规则,并且作为这个结果的结果,我们还将在后者和费曼的路径积分方法之间建立联系。作为对上述结果解释的自然发展,我们将对量子力学和平衡态之间的关系给出一些见解。
1996-07-01 quant-ph
On the uncertainty relations and squeezed states for the quantum mechanics on a circle
圆上量子粒子的位置和动量的测不准关系由相应的相干态最小化。在不确定性关系的背景下,在圆周运动的情况下的squeezed状态进行了介绍和讨论。
2002-02-13 quant-ph
Quantum thermodynamic uncertainty relation under feedback control
该研究推导了跳变测量与零差检测下反馈控制的量子热力学不确定关系,揭示反馈控制可提升连续测量系统的精度,且通过数值模拟验证了结论。
2023-12-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Irreversibility, Loschmidt echo, and thermodynamic uncertainty relation
熵的产生是不可逆性的特征。这种观点使我们能够考虑热力学不确定性关系,它指出可以以更高的熵产生为代价来实现更高的精度,作为精度和不可逆性之间的关系。考虑到原始的和扰动的动力学,我们证明了在量子马尔可夫过程的连续测量中的任意计数观测的精度是由两个动力学之间的Loscherton回声从下面有界的,表示量子动力学的不可逆性。当考虑特定的微扰动力学,我们的关系导致几个热力学不确定性关系,表明我们的关系提供了一个统一的角度对经典和量子热力学不确定性关系。
2021-12-08 cond-mat.stat-mech quant-ph
Unified thermodynamic-kinetic uncertainty relation
了解电流波动具有根本的重要性,并为实际应用的发展铺平了道路。根据热力学和动力学的不确定性关系,流的精度可以仅由总熵产生或动力学活动来约束。在这项研究中,我们推导出一个更严格的约束的精确度的电流在热力学和动力学的数量,表明这些数量共同约束电流的波动。热力学和动力学的不确定性关系成为我们的结果在渐近极限的特殊情况。有趣的是,统一的动力学不确定性关系导致了更严格的经典速度限制,细化了系统状态转换的时间约束。所提出的框架可以扩展到适用于状态观测量和单向转换系统,从而提供了一个约束的精度上的首次通过时间。
2022-04-15 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamic uncertainty relation for quantum first passage process
本文导出了量子马尔可夫链中首次通过过程的热力学测不准关系。我们考虑第一次通过过程,停止后,一个固定的跳跃次数,这与典型的量子马尔可夫链,在一个固定的时间结束。利用量子多体系统中不可逆性的量化方法-Loschlund回声,我们得到了量子马尔可夫链中首通过程的观测量的界。考虑一个特殊的情况,我们表明,下界对应的量子费舍尔信息,它在量子系统中的不确定关系起着基础作用。此外,考虑到经典动力学,我们的界限减少到经典的第一次穿越过程的热力学不确定性关系。
2022-03-07 cond-mat.stat-mech 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
Tightening the thermodynamic uncertainty relations with null-entropy events: What we learn when nothing happens
University of Rochester(罗切斯特大学);Universidade Federal do ABC(ABC联邦大学)
通过引入零熵事件,研究者收紧了热力学不确定性关系,利用四态SWAP引擎验证了该方法的有效性。
2026-03-10 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
Similarity between quantum mechanics and thermodynamics: Entropy, temperature, and Carnot cycle
讨论了量子力学与热力学的相似性。结果表明,如果将克劳修斯等式应用于Shannon熵和热量的类比,则Shannon熵的值与正则密度矩阵的冯诺伊曼熵的值在形式上一致,纯态量子力学显然转化为量子热力学。研究了一维无限深势阱中粒子的简单两态模型的量子卡诺循环,证明了其效率与经典卡诺循环相同.
2011-03-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamic uncertainty relations from exchange fluctuation theorems
热力学测不准关系(TURs)严格限制了热力学量在熵产生方面的波动。在这项工作中,我们确定了最紧密的(和饱和)矩阵值TUR,可以从交换波动定理描述多个系统之间的热量和粒子流的统计。我们的结果适用于量子和经典系统,经历一般的非马尔可夫和非平稳过程。此外,它不仅提供了范围的方差,而且为热力学量之间的相关性。为了证明TURs与纳米级机器设计的相关性,我们考虑了一个两量子位SWAP引擎进行奥托循环的操作,并展示了我们的结果如何用于对热和功之间的相关性进行严格限制。
2019-08-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamic Uncertainty Relations for Bosonic Otto Engines
我们研究了双模态玻色子发动机的奥托循环。两个玻色子系统之间的能量交换是由模式算子建模频率转换中的可调酉双线性相互作用提供的,而循环操作是由每个相互作用阶段之后在不同温度下的两个浴的弛豫来保证的。通过两点测量方法,我们提供了随机功和热的联合概率。我们推导出精确的表达式工作和热波动,身份之间的相互依存关系,平均提取的工作,波动和效率,以及热力学不确定性之间的关系观测到的工作和热的信噪比和熵产生。我们概述了如何提出的方法可以适当地应用于推导出热力学不确定性关系的量子奥托引擎与替代单一的中风。
2020-12-15 cond-mat.stat-mech 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
Thermodynamic uncertainty relations for coherently driven open quantum systems
在经典的马尔可夫跳跃过程中,电流波动只能以增加耗散为代价来减少。为了探讨量子效应如何影响这种权衡,我们分析了马尔可夫开放量子系统中稳态电流的不确定性。我们首先考虑三个有启发性的例子,然后系统地最小化小开放量子系统的不确定性和熵产生的乘积。作为我们的主要结果,我们发现,减少波动的热力学成本可以降低到低于经典的一致性。我们推测,在自由度足够多的量子系统中,这个代价可以任意小。因此,我们的研究结果提供了一个一般的指导方针,在量子制度的热力学精度高,这意味着低耗散和平均值附近的小波动的热机的设计。
2021-06-21 cond-mat.stat-mech quant-ph
Energy-temperature uncertainty relation in quantum thermodynamics
众所周知,当宏观系统的能量涨落很大时,对处于平衡状态的宏观系统的温度估计是最精确的。然而,对于纳米级系统,由于它们与环境的相互作用,会出现标准热力学的偏差。在这里,我们包括这样的相互作用,并利用量子估计理论,推导出一个广义的热力学不确定性关系,适用于经典和量子系统在所有耦合强度。我们表明,系统的状态和它的有效能量运营商之间的非交换性引起的量子涨落,增加了温度的不确定性。令人惊讶的是,这些额外的波动描述的平均Wigner-Yanase-Dyson偏斜信息。我们证明,温度的信噪比的热容量加上耗散项所产生的不可忽略的相互作用的约束。这些发现揭示了量子热力学中经典和非经典波动之间的相互作用,并将为最佳纳米温度计的设计提供信息。
2018-06-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Bounds on quantum Fisher information and uncertainty relations for thermodynamically conjugate variables
East China Normal University(华东师范大学)
本文基于热力学共轭变量建立不确定性关系,通过量子 Fisher 信息推导出热力学不确定性关系,揭示了热系统中量子传感的精度极限。
2025-11-07 cond-mat.stat-mech quant-ph
Emergent quantum mechanics as a classical, irreversible thermodynamics
我们提出了一个明确的对应量子力学和经典理论的不可逆热力学Onsager,Prigogine等人。我们的对应映射到半经典近似的量子力学的不可逆高斯马尔可夫过程。量子力学传播子被映射到量子概率分布。费曼路径积分也自然出现在这个设置。事实上,量子力学可以被翻译成数学语言提供了额外的支持的猜想,量子力学不是一个基本理论,而是一个新兴的现象,即,对一些潜在自由度的有效描述。
2012-08-20 hep-th math-ph math.MP
Thermodynamic Unification of Optimal Transport: Thermodynamic Uncertainty Relation, Minimum Dissipation, and Thermodynamic Speed Limits
热力学是从能量的角度研究物理系统的通用方法。近年来,随着随机和量子热力学领域的建立,热力学的思想已经被推广到小涨落系统。在数学和统计学中独立发展的最优传输理论关注的是如何将源分布最优地传输到目标分布,导出概率分布之间的有用度量,称为Wasserstein距离。尽管它们看起来不相关,但在连续态朗之万动力学的背景下,这些场之间的密切联系已经被揭示出来,为非平衡系统提供了几个重要的含义。在这项研究中,我们阐明了一个类似的连接离散的情况下,通过开发一个热力学框架离散的最佳运输。我们首先介绍了一种新的量称为动态状态迁移率,显着提高了热力学的不确定性关系,并提供洞察力的电流在非平衡马尔可夫跳跃过程的精度。然后,我们推导出变分公式,连接离散Wasserstein距离随机和量子热力学的离散马尔可夫动力学的主方程。具体地说,我们严格证明了Wasserstein距离等于不可逆熵产生和动态状态迁移率的最小产品在所有允许的马尔可夫动力学。这些公式不仅统一了热力学和最优输运理论在离散和连续情况下的关系,而且将其推广到量子情况。此外,我们还证明了所得到的变分公式在随机和量子热力学中的应用。
2023-02-05 cond-mat.stat-mech quant-ph
Generalized uncertainty principle and $D$-dimensional quantum mechanics
在$D$维自由粒子和谐振子系统中研究了具有广义不确定原理(GUP)的非相对论量子力学。这些系统的Feynman传播子是在GUP参数的第一阶内精确导出的。
2020-05-05 hep-th quant-ph
Quantum thermodynamic uncertainty relations without quantum corrections: A coherent-incoherent correspondence approach
本研究提出相干-非相干对应框架,无需量子修正项,仅通过电流统计量推导Lindblad动力学下的量子热力学不确定关系,数值验证显示稳态相干性可提升精度上限,为量子系统熵产生推断提供新途径。
2025-09-04 cond-mat.stat-mech 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
Thermodynamic Uncertainty Relations in Chaotic Andreev Billiards
Universidade Estadual Paulista(圣保罗州立大学);Laboratório Nacional de Luz Síncrotron, Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais(巴西国家同步辐射光源实验室,国家能源与材料研究中心);Universidade Federal da Paraíba(帕拉伊巴联邦大学)
本研究利用随机矩阵理论,在混沌安德烈夫弹球中研究热力学不确定性关系,发现其受对称类和势垒透明度强烈影响,但标准关系始终成立,可作为对称性敏感的普适输运探针。
2026-09-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Unifying speed limit, thermodynamic uncertainty relation and Heisenberg principle via bulk-boundary correspondence
本研究应用体-边界对应原理,利用连续矩阵乘积态将马尔可夫过程转化为量子场,证明速度极限与热力学不确定关系是同一几何界的两个方面,从而统一了相关物理原理。
2023-04-24 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quasiprobability Thermodynamic Uncertainty Relation
RIKEN(理化学研究所);The University of Tokyo(东京大学)
本文推导了量子热力学不确定性关系的扩展形式,利用Terletsky-Margenau-Hill准概率量化动态涨落,揭示了负值和非经典增强的逃逸率对超越经典限制的输出耗散比的必要性,且该关系不依赖基矢并强于量子相干性。
2026-03-30 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamic uncertainty relation in nondegenerate and degenerate maser heat engines
本文研究了非简并三能级和简并四能级脉泽热机的热力学测不准关系。在非简并情况下,我们考虑了两种略有不同的三能级脉泽热机结构,并对比了它们对标准TUR的违反程度。在高温极限下,这两种构型都违反了标准TUR关系。我们还揭示了TUR的不变性下的物质场耦合常数和系统浴耦合常数的同时重新标度。对于简并四能级发动机,我们研究了噪声诱导相干性对TUR的影响。我们表明,根据操作的参数制度,噪声引起的相干性可以抑制或增强相对功率波动。
2022-12-16 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamic uncertainty relation in atomic-scale quantum conductors
当电子输运过程是量子相干的且传输几率是常数(能量和电压无关)时,热力学测不准关系(TUR)在纳米级电子导体中成立。我们目前的测量的电子电流及其噪声在金原子尺度的结和确认的有效性的TUR的电子输运在现实的量子相干导体。此外,我们表明,它是有益的,目前的电流和噪声作为TUR比,以确定偏离非相互作用电子相干动力学。
2020-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Combining kinetic and thermodynamic uncertainty relations in quantum transport
本文研究多端多通道量子输运中电流涨落,利用散射理论推导出适用于费米子和玻色子系统的组合热力学-动力学不确定关系,该关系能紧致约束器件精度并可用于从输运观测量估计熵产生。
2025-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamic Evidence for Water as a Quantum Mechanical Liquid
我们认为一般的理论模型的水,特别是性质的运动的氢核。如果氢核的运动是经典的,则氢核是氘核的重水的热力学压力状态方程与氢核是质子的轻水的压力状态方程相同。由于轻水的实验热力学相图与重水的实验热力学相图明显不同,可以推断氢核的运动本质上是量子力学的。这一结论与最近对X射线、中子和深部非弹性中子散射数据的分析结果在物理上是一致的。
2015-12-10 cond-mat.other physics.chem-ph quant-ph
Thermodynamics for Trajectories of a Mass Point
基于信息论,提出了一种新的质点经典非相对论力学形式。定义在(1+n)维光滑流形上的一般动力系统的粒子轨迹被几何地处理为动力学变量。粒子轨道的统计力学是以经典的方式构造的。热力学变量通过基于轨道的正则系综的配分函数引入。在这个理论框架内,经典力学可以被解释为统计力学的平衡态。从统计力学的观点讨论了经典力学和量子力学之间的关系。最大熵原理提供了经典力学和量子力学的统一观点。
2014-07-29 math-ph math.MP quant-ph
On the form of prior for constrained thermodynamic processes with uncertainty
我们认为标准的热力学过程的约束,但与控制参数的额外的不确定性。受归纳推理的启发,我们分配先验分布,提供了一个合理的猜测可能值的不确定参数。先验显式推导出的熵守恒和能量守恒过程。当约束方程不能解析处理时,建议的形式是有用的。使用自旋1/2系统作为热源的模型进行推断。分析结果是在高温极限下得出的。比较发现之间的热量的估计和极值原理描述的最佳值。我们还寻求一个直观的解释的先验,并表明,它成为统一的数量是保守的过程中。我们发现进一步点的推理为基础的方法和热力学框架之间的对应关系。
2014-04-02 cond-mat.stat-mech physics.data-an quant-ph
Thermodynamic origin of quantum time-energy uncertainty relation
时间问题是承认量子理论是自然界最基本的描述的一个显著障碍。量子理论如果建立在经典概念上,可能是不完整的。路易·德布罗意(Louis de Broglie)似乎对他提出的物质波的本体论或多或少地深信不疑,试图发展一种依赖于统计热力学的亚量子自由度理论。他将量子粒子理解为一种通过亚量子介质的非线性效应形成的波动的致密微粒。介质上的波引导振动的微粒。他认为,量子粒子的内在时钟与它在亚量子水平上的布朗运动有关。这使他猜想德布罗意时钟频率$m c^2/h$与其隐含温度之间的关系,该温度等于周围亚量子介质的温度。大约在同一时间,曼德布罗特是第一个在经典环境中推导出能量和温度之间的热力学不确定性关系的人,这是玻尔和海森堡在量子理论发展的最初几年所预料到的。我们在这里表明,当德布罗意温度-时间猜想假设,热力学温度-能量不确定性关系导致量子时间-能量不确定性关系。
2021-10-04 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Quantum optics meets black hole thermodynamics via conformal quantum mechanics: II. Thermodynamics of acceleration radiation
本文通过量子光学主方程和共形量子力学,证明自由落入黑洞的原子云产生的视界增亮加速辐射可模拟黑洞热力学,并揭示其面积-熵流关系与场熵的近视界起源。
2021-08-17 gr-qc hep-th quant-ph
Chaos, Thermodynamics and Quantum Mechanics: an Application to Celestial Dynamics
我们使用Zurek最近所做的[e-print quant-ph/9802054],整个太阳系作为案例研究来解决混沌系统中量子经典对应的问题:作者表明,行星运动的经典性是由环境引起的退相干所确保的。我们表明,等效的结果提供的自发波动的理论,这些后者的理论,在某些情况下,在一个更快的过程中的退相干的结果。我们表明,作为一个额外的好处,自发涨落的假设使得有可能真正从力学中推导出热力学,即,没有隐含地假设热力学。
1998-09-07 chao-dyn nlin.CD quant-ph