Entropy of timekeeping in a mechanical clock
一种独特的类型的时钟机制称为蚱蜢擒纵机构的动力学研究的目的是评估其在嘈杂的环境中的准确性。它表明，时钟的精度与其熵产生率呈线性关系，与最近报道的纳米级和量子时钟的结果一致。此外，它表明，不可避免的力的变化存在于该机制中，可以建模与麦克斯韦-玻尔兹曼统计。最后，将钟差函数与布朗运动进行了比较，讨论了钟差函数的分形性质。数值结果与实验数据相吻合。
2021-11-14 physics.app-ph physics.class-ph quant-ph
Experimental assessment of entropy production in a continuously measured mechanical resonator
通过测量获得的关于量子过程的信息在确定其非平衡热力学性质中起着至关重要的作用。我们报告了连续监测介观量子系统的随机熵产生率的实验推论。我们考虑一个光学机械系统进行连续位移高斯测量，并在其随机动力学的系统，采用相空间描述的维格纳熵的各个轨迹的熵产生率。由于我们的实验的特定制度，我们能够挑选出的信息的熵产生所产生的条件状态的测量结果的贡献。我们的实验体现了在介观量子尺度上的基本热力学过程的全面控制的演示迈出了重要的一步。
2020-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
A Quantum Mechanical Bound for Space-Energy Cost with Respect to the Von Neumann Entropy
本文讨论了在定熵状态下空间和能量的测不准关系的可能性。特别是，它讨论了大坝/阮的文件中的结果。在那里，作者提出了在量子力学系统中物理存储信息所需的能量和空间混合成本的下限。我们首先严格审查的理由，在文件中给出的约束。这是从数学的角度来看，在比较物理动机的原始文件。然后，我们给出两个例子，说明这个不等式的局限性。我们还提出了数值结果，找到一个替代的能量空间的有限维版本的这个问题。它们表明了一个稍微不同的不平等版本。最后，我们描述了一个有前途的分析，找到一个更低的能量空间的界限，取决于存储的信息量。不幸的是，这并没有产生令人满意的结果。
2016-10-14 quant-ph
Information Geometry Aspects of Minimum Entropy Production Paths from Quantum Mechanical Evolutions
本文对参数化量子态流形上测地线演化中的熵速度和熵产生率进行了信息几何分析。这些纯态作为合适的su（2; C）时间依赖的哈密顿算符的输出出现，这些哈密顿算符用于描述不同类型的模拟量子搜索方案。流形上的黎曼度量化由Fisher信息指定，该Fisher信息沿着参数化的平方概率幅进行评估，该概率幅是从指定su（2; C）哈密顿模型的外部时间依赖磁场中自旋1/2粒子的时间量子力学演化的分析中获得的。我们采用最小作用量方法，在有限的时间间隔内将一个量子系统从流形上的初始态转移到最终态。此外，我们证明了最小化（最佳）路径是两个状态之间的最短（测地线）路径，特别是，最小化也发生在转移过程中的总熵产生。最后，通过评估的熵的速度和总熵产生沿着最佳的传输路径在一些物理场景中的兴趣在模拟量子搜索问题，我们表明在一个明确的定量方式，以更快的传输必然对应着更高的熵产生率。因此，我们得出结论，较低的熵效率值似乎伴随着较高的熵速度值的量子转移过程。
2020-02-06 quant-ph
The Entropy Photon-Number Inequality and its Consequences
确定电磁波的最终经典信息承载能力需要量子力学分析，以正确地解释这些波的玻色子性质。最近的工作已经建立了玻色子单用户，广播和窃听信道的容量定理，在两个最小输出熵的假设下。尽管有大量积累的证据支持这些假设的有效性，但它们尚未得到证实。在这里，我们表明，前面的最小输出熵矩阵是一个熵光子数不等式的简单后果，这是从经典信息论的熵功率不等式（EPI）的一个简化的量子力学模拟。
2007-11-09 cs.IT math.IT quant-ph
Entropy, topological theories and emergent quantum mechanics
经典的平衡过程的热力学具有一个量子力学对偶理论和一个有限维的量子态希尔伯特空间。具体地说，某一哈密顿算符的核成为准静态量子力学的希尔伯特空间。在量子理论的涌现方法的背景下，也讨论了热力学与拓扑场论的关系，其中熵的概念起着关键作用。
2017-03-06 math-ph math.MP quant-ph
Quantifying quantumness of correlations using Gaussian Rényi-2 entropy in optomechanical interfaces
利用高斯Rényi-2熵，我们分析了两个不同方面的量子关联（纠缠和量子不和谐）在两个光力学子系统（光学和机械）的行为。我们工作在解决边带和弱耦合制度。在实验可及的参数，我们表明，它是可能的，在所考虑的子系统中创建纠缠和量子不和谐的量子涨落转移从光到光或光到物质。我们发现，无论是机械纠缠还是光学纠缠都对热噪声非常敏感。特别是，我们发现，机械的是更多的热效应比光学的影响。最后，我们发现，在热噪声下，与纠缠态相关的不和谐衰减积极，而可分离态的不和谐（相关性的量子性）表现出冻结行为，似乎在很宽的温度范围内被捕获。
2018-06-27 quant-ph
Capacity of the Bosonic Wiretap Channel and the Entropy Photon-Number Inequality
确定电磁波的最终经典信息承载能力需要量子力学分析，以正确地解释这些波的玻色子性质。最近的工作已经建立了玻色子单用户和广播信道的容量定理，在两个最小输出熵的假设下。尽管有大量积累的证据支持这些假设的有效性，但它们尚未得到证实。在本文中，它表明，第二个猜想足以证明玻色子窃听信道的经典容量，这反过来也将证明量子容量的有损玻色子信道。前面的最小输出熵矩阵是熵光子数不等式（EPnI）的简单结果，EPnI是经典信息论中熵功率不等式（EPI）的量子力学模拟。
2008-01-06 cs.IT math.IT quant-ph
Entropy of quantum states
给定服从选择规则的量子系统的可观测量的代数，状态可以由不同的密度矩阵表示。因此，不同的冯诺伊曼熵可以与同一状态相关联。基于密度矩阵的冯诺伊曼熵相对于其可能的纯态分解的极小性质，我们给出了观测量代数态的熵的纯代数定义，从而解决了上述歧义。这样定义的熵满足所有需要的热力学性质，并在量子力学情况下简化为冯诺伊曼熵。此外，它可以被证明等于唯一的代表密度矩阵的冯诺伊曼熵属于一个多重性自由的希尔伯特空间表示的算子代数。
2021-04-26 math-ph math.MP quant-ph
Quantum corrections to the entropy and its application in the study of quantum Carnot engines
熵是热力学和统计力学中最基本的概念之一。最广泛使用的量子系统统计力学熵的定义是由冯·诺依曼提出的。而在经典系统中，统计力学熵是由Gibbs定义的。熵的这两个定义之间的关系仍然没有得到充分的探讨。在这项工作中，我们研究了这个问题，采用相空间表述的量子力学。对于那些具有经典对应的量子态，我们研究了熵的量子-经典对应和量子修正。我们利用相空间公式将冯诺伊曼熵展开为${\hbar}$的幂，零阶项再现Gibbs熵。我们还得到了熵的量子修正的显式表达式。此外，我们发现，对于热力学平衡态，${\hbar}$中的所有奇项都恰好为零。作为一个应用，我们推导出量子卡诺循环期间的净功提取的量子修正。我们的研究结果对理解量子熵具有重要意义，并可能在量子热机的研究中具有潜在的应用价值。
2019-12-24 quant-ph
Fractal Statistics and Quantum Black Hole Entropy
简单地考虑量子力学路径的分形特征，我们就有机会结合分形统计的概念导出量子黑洞熵。给出了量子黑洞熵表达式的数字因子4的几何来源，统计权表现为几何量子的计数。
2000-11-18 gr-qc hep-th quant-ph
Experimental determination of irreversible entropy production in out-of-equilibrium mesoscopic quantum systems
通过利用最近提出的框架的玻色子量子系统的热力学不可逆性的推断，我们实验测量和表征的熵产生率在非平衡稳态的两个不同的物理系统-微机械谐振器和玻色-爱因斯坦凝聚体-每个耦合到一个高精谐振腔，因此也受到光损耗。我们设置的关键特征，如机械谐振器的冷却和冷凝物中结构量子相变的特征，都反映在熵产生率中。我们的工作证明了在驱动介观量子系统中探索不可逆性的可能性，并为超越微观极限的熵产生的系统实验评估铺平了道路。
2018-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
A Man Misunderstood: Von Neumann did not claim that his entropy corresponds to the phenomenological thermodynamic entropy
最近，人们的注意力又回到了现在著名的1932年思想实验上。在这个实验中，约翰·冯·诺依曼建立了量子力学冯诺伊曼熵Tr $ ρ\ln ρ$（$S_{VN}$）的形式，据说是通过论证它与唯象热力学熵（$S_{TD}$）的对应关系。Hemmo和Shenker（2006）重建了冯·诺依曼的思想实验，并认为它未能建立这种期望的对应关系。Prunkl（2019）和Chua（2019）依次挑战Hemmo和Shenker的结果。本文旨在通过重温原文（冯·诺依曼（1996，2018））为当前的辩论提供新的基础。一个彻底的注释冯诺依曼的周期性气体转化提出，随着重建的两个额外的思想实验从文本。仔细观察后发现，冯·诺依曼的目标并不是要在$S_{VN}$和$S_{TD}$之间建立一种联系，就像当前的争论所假设的那样，而是要在$S_{VN}$和吉布斯统计力学熵$S_{G}$之间建立一种对应关系。基于这些理由，我认为，现有的文学歪曲和歪曲他的目标。在冯·诺依曼的可逆气体转化成功之前，需要一个修正的理解才能被明确地授予或否定。
2020-07-13 cond-mat.stat-mech physics.hist-ph quant-ph
Classical Entanglement and Entropy
受最近高能散射背景下纠缠讨论的启发，我们考虑了量子系统高激发态的纠缠熵与相应经典系统的经典纠缠熵之间的关系.我们以两个弱耦合谐振子为例，证明了两个熵相等。量子力学上，产生这种熵的约化密度矩阵接近于最大纠缠态。因此，我们观察到，在这种类型的状态纠缠的性质是纯粹的经典。
2023-01-13 nucl-th quant-ph
Black Hole Entropy: From Shannon to Bekenstein
本文直接应用信息论熵的Shannon公式导出了黑洞（Bekenstein-Hawking）熵。我们的分析本质上是半经典的，因为我们使用（最近提出的[8]）量子力学近视界模式函数来计算香农公式中的隧穿概率，遵循[5]的一般思想。我们的框架符合信息论起源的黑洞熵，最初提出的贝肯斯坦。
2011-06-13 gr-qc hep-th quant-ph
Entanglement Entropy from a Holographic Viewpoint
纠缠熵在历史上已经被许多作者研究，以获得引力熵的量子力学解释。AdS/CFT对应的发现引出了全息纠缠熵的想法，这是引力中这一重要问题的明确解决方案。本文简要介绍了全息纠缠熵的研究进展。我们集中在它的引力方面，以便那些熟悉广义相对论和量子场论基础的人能够理解。
2012-04-22 cond-mat.str-el gr-qc hep-th
A statistical mechanical interpretation of algorithmic information theory
我们开发了一个统计力学的解释算法信息论通过引入热力学量的概念，如自由能，能量，统计力学熵，比热，到算法信息论。我们调查这些数量的属性，通过程序大小的复杂性，从算法的随机性的角度来看。然后发现，在解释中，温度起着所有这些热力学量的值的压缩率的作用，其中包括温度本身。反映这种自参考性质的压缩率的温度，我们得到不动点定理的压缩率。
2008-01-28 cs.CC cs.IT math.IT
A limit relation for entropy and channel capacity per unit cost
在量子力学模型中，Diosi、Feldmann和Kosloff提出了一个猜想，即当系统大小达到无穷大时，某些混合物的熵极限是相对熵。本文对密度矩阵证明了这个猜想。第一个证明是解析的，使用了量子大数定律。第二部分阐明了经典量子信道的单位成本信道容量的关系。这两个证明导致推广的猜想。
2007-04-01 cs.IT math.IT quant-ph
Information entropy as a measure of tunneling and quantum confinement in a symmetric double-well potential
在位置空间和动量空间计算了对称双势阱的Fisher信息、Shannon熵、Onicescu能量和Onicescu Shannon熵等信息熵测度。该系统的特征值和特征向量通过变分诱导精确对角化过程获得。基于信息熵的不确定性关系被证明是一个更好的措施比传统的不确定性产品在解释纯粹的量子力学现象，如，隧道和量子限制在这种情况下。此外，相空间的描述提供了一个半经典的解释这个功能。总信息熵和相空间面积随着势垒高度的增加表现出相似的行为。
2019-04-25 quant-ph
Measurement Induced Randomness and State Merging
在这项工作中，我们介绍了随机性，这是真正的量子力学性质产生的测量行为。对于一个复合经典系统，我们有联合熵来量化整个系统中存在的随机性，它恰好等于一个子系统的熵和另一个子系统的条件熵之和，前提是我们知道第一个系统。用冯诺伊曼熵代替香农熵，同样的类比也适用于量子环境。但是，如果我们把条件冯诺伊曼熵替换为由于测量而产生的平均条件熵，我们发现它与系统的联合熵不同。我们称这种差异为测量诱导随机性（MIR），并认为这是量子力学系统所特有的，没有经典的对应物。换句话说，联合冯诺伊曼熵只给出了由于混合物的异质性而产生的总随机性，并且我们证明了在复合系统中可以产生的总随机性不是总随机性。我们将这个量推广到N量子比特系统，并证明了它可以简化为两个量子比特系统的量子不和谐。此外，我们证明了它正好等于由于测量而引起的量子态合并成本的变化。我们认为，对于一个量子信息处理任务，如状态合并的成本的变化，作为丢弃先验信息的结果，也可以被视为随机性的上升，由于测量。
2018-05-23 quant-ph
Decoherence in Quantum Mechanics
我们使用两种方法在一个简单的量子力学模型中研究退相干。首先，我们遵循传统的方法去相干，其中一个感兴趣的是从微扰主方程求解约化的密度矩阵。其次，我们认为我们的新的相关器的方法去相干熵是通过忽略观测不可达的干扰产生的。我们表明，这两种方法都可以准确地预测退相干时间尺度。然而，微扰主方程一般遭受不稳定性，这使我们无法可靠地计算系统的总熵增加。我们还讨论了相互作用场论的量子力学模型的结果的相关性。
2010-12-16 gr-qc hep-th quant-ph
Entanglement-enhanced time-continuous quantum control in optomechanics
光腔-光机械辐射压相互作用提供了在机械振子和与之相互作用的电磁场之间产生纠缠的手段，在这里我们展示了如何在时间连续的量子控制框架内利用这种纠缠，来设计机械系统的量子态.具体来说，我们分析了如何准备一个低熵的机械状态（测量为基础的）反馈冷却操作在蓝色失谐制度，通过时间连续纠缠交换的二分机械纠缠的创建，并准备压缩机械状态的时间连续隐形传态。这里提出的协议是可行的，在光学机械系统表现出大于1的协同。
2015-03-18 quant-ph
Fundamentals of quantum mutual entropy and capacity
经典系统中的互熵（信息）和容量的研究在香农之后由Kolmogorov和Gelfand等几位作者进行了广泛的研究。在量子系统中，经典输入和量子输出的互熵有几种定义。1983年，作者利用Umegaki的相对熵定义了全量子力学互熵，并利用Araki和Uhlmann的相对熵将其推广到一般量子系统。作者在引入量子互熵时，没有指出它包含了包括经典互熵在内的其它互熵定义，因而在利用互熵（信息量）计算量子信道容量时存在着一些误解。因此，本文指出我们的量子互熵推广了其他的量子互熵，并指出了错误的产生。
1998-06-14 quant-ph
Decoherence and Dynamical Entropy Generation in Quantum Field Theory
我们制定了一个新的方法，退相干的基础上忽略观测不可达的干扰。我们应用我们的形式主义的重整化相互作用的量子场论模型。利用非平衡场论方法，我们证明了纯量子态的高斯冯诺伊曼熵增加到相互作用热熵。这量化了退相干，从而测量了我们的纯态变得有多经典。在我们的模型中，退相干率等于单粒子衰变率。我们还比较了我们的方法，现有的方法在一个简单的量子力学模型中的退相干。我们表明，从微扰主方程的熵遭受物理上不可接受的长期增长。
2011-12-21 gr-qc hep-th quant-ph
Smooth Rényi Entropy of Ergodic Quantum Information Sources
我们证明了平均光滑Renyi熵率将接近平稳、遍历信源的熵率，它等于经典信源的Shannon熵率和量子信息信源的冯诺伊曼熵率。
2007-04-26 cs.IT math.IT quant-ph
