Landauer's principle at zero temperature
朗道界将系统熵的变化与不可避免的热量耗散到环境中联系起来。然而，在零温度的极限下，这个界限变得微不足道。在这里，我们表明，它是可能的，以获得一个更紧密的界限，仍然是非平凡的，甚至作为$T\to 0$。与最初的情况一样，我们唯一的假设是环境处于热状态。没有提到系统的状态或系统与环境的相互作用。我们的界限对所有温度都有效，并且总是比原来的界限更紧，在高温极限下趋于它。
2020-05-30 cond-mat.stat-mech quant-ph
Hawking evaporation and the Landauer Principle
本文证明霍金黑洞蒸发饱和兰道尔原理，表明黑洞信息丢失效率达到最优，并将分析推广到巴罗熵分形视界情形，首次揭示两者为同一过程的不同表达。
2024-08-12 cond-mat.stat-mech gr-qc quant-ph
Modified Landauer's principle: How much can the Maxwell's demon gain by using general system-environment quantum state?
本文证明在系统与环境初始关联且环境处于非热态的最一般量子操作下，带有修正项的修正Landauer原理依然成立，修正项能减少Maxwell妖擦除记忆所需的功，并推导了有限时间修正界。
2024-10-17 cond-mat.stat-mech quant-ph
Landauer's erasure principle in non-equilibrium systems
在最近的两篇论文中，Maroney和Turgut分别独立地将Landauer的擦除原理推广到不确定的逻辑运算，以及具有可变能量和熵的逻辑状态。在这里，我们表明，虽然图尔古特的概括似乎更强大，因为它意味着，但不意味着马罗尼的，它不依赖于初始概率分布的逻辑状态，它不适用于非平衡态，而马罗尼的概括，即使在非平衡。虽然将图尔古特的不等式推广到非均衡似乎是可能的，但它缺乏使均衡不等式吸引人的性质。非均衡概括也不再意味着马罗尼不等式，它仍然可以独立推导出来。此外，我们表明，Turgut不等式只能给出一个必要的，但不是充分的，热力学可逆性的标准。Maroney不等式给出了充分必要条件。
2011-12-05 cond-mat.stat-mech quant-ph
Landauer's Principle in a Quantum Szilard Engine Without Maxwell's Demon
量子Szilard发动机是热力学、信息论和量子力学的充分结合。西拉德发动机通常由麦克斯韦恶魔操作，其中朗道原理解决了明显的悖论。在这里，我们提出了一个Szilard发动机设置没有明确的麦克斯韦恶魔。在一个没有魔鬼的Szilard发动机中，不需要获取哪一边的信息，但是擦除和相关的散热仍然隐含地发生在功提取过程的本质上。我们看到，在量子Szilard引擎中插入分区并没有将粒子局限于一侧，相反，它创建了粒子在两侧的叠加态。为了能够从系统中提取功，粒子必须定位在一侧。定位是对粒子进行量子测量的结果，这表明测量过程的重要性，无论是否使用所获取的信息。根据朗道原理，通过量子测量的定位对应于逻辑上不可逆的操作，并且为此，它必须伴随着相应的热耗散。这表明，即使在没有麦克斯韦妖的量子Szilard引擎中，Landauer原理也是有效的。此外，我们充分考虑到量子限制效应，在量子制度彻底分析的Szilard循环，并获得高精度的解析表达式的工作和热交换。我们的研究结果表明，朗道的原则持有的关键作用，以了解热力学的局部化粒子的量子测量，这明确地保存第二定律中的魔鬼引擎，并表明，量子力学的考虑是必不可少的调和热力学和信息论。
2019-08-09 cond-mat.stat-mech quant-ph
An improved Landauer Principle with finite-size corrections
朗道原理将逻辑上不可逆过程中的熵减少和热耗散联系起来。朗道原理的大多数理论论证要么使用热力学推理，要么依赖于基于可验证假设的特定模型。在这里，我们的目标是一个一般的和最小的设置，制定兰道尔的原则，在精确的条款。我们提供了一个简单而严格的证明，该原则的改进版本，这是制定在一个平等，而不是一个不等式。证明是基于量子统计力学的概念，而不是热力学论证。从这个平等的版本中，我们得到明确的改进，取决于热储的有效尺寸的Landauer的界，并减少到Landauer的界只为无限大的水库。
2014-10-11 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Three types of Landauer's erasure principle: a microscopic view
本文基于经典微观定律的时间可逆性，将Landauer擦除原理分为强、中、弱三种类型，指出弱和中间类型在少原子器件中更具合理性。
2023-04-01 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
The physics of forgetting: Landauer's erasure principle and information theory
本文论述了信息的概念及其与物理学的密切关系。在介绍了所有必要的量子力学和信息理论概念之后，我们分析了Landauer原理，该原理指出信息的擦除不可避免地伴随着热量的产生。我们利用这个原理重新推导了经典和量子信息理论中的一些结果，这些结果很难进行严格的数学推导。这证明了兰道尔原理的有用性，并提供了信息的物理理论的介绍。
2001-03-19 quant-ph
Landauer's principle in multipartite open quantum system dynamics
我们研究了多体量子系统开放动力学中朗道原理所体现的信息与热力学之间的联系。这种不可逆动力学是用具有有限温度库的碰撞模型来描述的。我们表明，兰道尔的原则，这样的配置，在一种形式，涉及到的热量耗散到环境中的流动和系统的熵的变化率。非常值得注意的是，这种{ \it热和熵功率}的原理可以明确地与多体系统中元素之间相关性的产生速率联系起来，反过来，它们的简化演化的非马尔可夫性质。在两个示例性情况下示出了这样的特征。
2015-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Single-atom demonstration of quantum Landauer principle
信息处理的突出挑战之一是在执行逻辑运算时有效地抑制能量消耗。朗道原理在删除一个经典的信息位时设置了能量约束。虽然人们已经尝试从实验上接近朗道原理限制的基本极限，但从纯量子力学的角度探索朗道原理仍然是一个悬而未决的问题。利用被捕获的超冷离子，我们实验证明了量子版本的Landauer原理，即，与信息擦除的能量成本相关联的等式结合相关联的量化环境的熵变化。我们的实验研究证实了信息热力学和信息处理的量子候选系统之间的密切联系。
2018-03-28 quant-ph
Validity of Landauer principle and quantum memory effects via collision models
我们研究了Landauer原理在非马尔可夫机制下的有效性，通过碰撞模型，其中水库内部的碰撞引起记忆效应，产生系统-环境相关性。我们采用在动力学过程中产生的系统-环境相关性来评估非马尔可夫性对Landauer原理的影响。利用系统熵变的精确等式，我们找到了违反朗道原理的条件，当建立的系统-环境相关性大于系统的熵产生时，就会发生这种情况。然后，我们将研究推广到非平衡的情况下，系统是由许多水库包围在不同的temperature. We的结果，通过碰撞模型与海森堡型相互作用验证，表明环境的复杂性并没有发挥显着的作用，在非马尔可夫过程下违反朗道原理的定性机制。
2018-11-28 quant-ph
Nonequilibrium quantum bounds to Landauer's principle: Tightness and effectiveness
我们评估两种不同的非平衡量子Landauer界限：传统的方法的基础上的熵的变化，称为“熵界”，和一个基于的细节的动力学地图，称为“热力学界”。通过首先限制到一个简单的精确可解的模型耦合到一个有限维的热环境中的一个单一的两级系统，并通过利用保持相互作用的激发，我们建立起主导作用的人口项在支配这些边界的紧密性相对于耗散热，并明确建立，凝聚力只影响熵的约束。此外，我们表明，这两个数量的相对性能之间的尖锐的边界出现，并发现有明显的情况下，这两种方法返回一个绑定弱于克劳修斯的第二定律的声明，使他们无效。最后，我们表明，我们的结果扩展到通用的相互作用条款。
2017-10-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
Full statistics of erasure processes: Isothermal adiabatic theory and a statistical Landauer principle
我们研究驱动有限量子系统与热库的制度，在该制度中，系统的变化缓慢的平衡时间相比。相关的等温绝热定理使我们能够控制准静态过程中的能量转移的全部统计。在这种方法中，我们扩展朗道的擦除过程的能量成本的原则，充分的统计水平和阐明的波动打破朗道的约束的性质。
2016-09-20 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Deriving the Landauer Principle From the Quantum Shannon Entropy
该研究从量子香农熵出发，推导了含噪热环境下量子态的平衡概率分布与任意量子态变化的最小自由能代价，证明量子比特擦除的自由能依赖于目标态保真度与环境性质，深化了对量子版兰道尔原理的认识。
2024-10-08 cond-mat.stat-mech quant-ph
Landauer's principle and information at the cosmological horizon
本文指出膨胀宇宙中宇宙学表观视界的信息丢失不遵循Landauer原理，提出“宇宙学信息悖论”，并探讨了其对能量准局域描述及引力系统热力学适用极限的启示。
2024-12-25 cond-mat.stat-mech gr-qc quant-ph
Universal Landauer-Like Inequality from the First Law of Thermodynamics
本文证明仅凭热力学第一定律即可导出仅依赖系统信息的普适类 Landauer 不等式，为热耗散提供对偶上界，并适用于耗散量子态制备、量子信息擦除及非热库等场景。
2023-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Landauer's erasure, error correction and entanglement
以麦克斯韦妖的形式给出了经典纠错和量子纠错，并从热力学角度分析了它们的效率。我们解释如何兰道尔的信息擦除原则适用于这两种情况。然后，通过将这一原则扩展到纠缠操纵，我们重新推导了纯化程序的上限，从而将“纠缠不局部增加”原则与热力学第二定律联系起来。
1999-12-20 quant-ph
Validity of Landauer's principle in the quantum regime
我们证明了朗道擦除原理在强耦合量子制度的有效性，通过处理系统水库相互作用在一个一致的方式。我们表明，初始耦合到水库修改系统的能量和熵，并提供明确的表达式，后者在阻尼量子谐振子的情况下。这些贡献与平均力的哈密顿量有关，并在强阻尼极限中占主导地位。因此，在量子系统的任何低温热力学分析中，都需要充分考虑它们。
2010-04-09 quant-ph
A note on the Landauer principle in quantum statistical mechanics
朗道原理断言，通过在温度T下处于平衡的热库的作用擦除一位信息的能量成本永远不会小于$kTlog 2$。我们讨论了量子统计模型的Landauer原理，该模型描述了一个有限能级量子系统S与一个无限扩展的热库R的耦合。利用Araki的KMS态微扰理论和Avron-Elgart绝热定理，在联合系统S+R的自然遍历性假设下，证明了对于非线性切换的相互作用，Landauer束缚是饱和的.最近的工作里布和狼的主题进行了讨论和比较。
2014-05-30 math-ph math.MP quant-ph
Finite-Time Quantum Landauer Principle and Quantum Coherence
朗道原理指出，任何逻辑上不可逆的信息处理都必须伴随着耗散到环境中。在本研究中，我们研究了有限时间信息擦除过程中的热耗散以及量子相干性的影响。通过考虑的情况下，其中的信息被编码在一个开放量子系统的动力学描述的马尔可夫林德布拉德方程，我们表明，耗散的热量是下界的传统的Landauer成本，以及一个校正项成反比的操作时间。为了阐明量子相干性与热耗散之间的关系，我们导出了一个由量子相干性表示的热耗散的下界。这个界限定量地意味着在擦除过程中在能量本征基中产生量子相干性不可避免地导致额外的热成本。所得到的界限保持任意的操作时间和控制协议。通过遵循最优控制理论，我们在数值上提出了一个最优协议，并使用单量子比特系统来说明我们的研究结果。
2021-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Full counting statistics approach to the quantum non-equilibrium Landauer bound
我们发展了耗散热的全计数统计，以探讨它与朗道原理的关系。结合两次测量协议重建的统计热量与最小的一组假设Landauer的原则举行，我们推导出一个一般的单参数家庭的平均耗散热量的上限和下限从系统到它的环境。此外，我们建立了一个连接的程度的非么正性的系统的动力学，并表明，如果一个大的偏差函数存在作为上述累积量生成函数的平稳极限，那么我们的家庭的下限和上限可以用来见证和理解一阶动力学相变。为了演示的目的，我们将这些边界耦合到一个有限大小的热环境的外部泵浦三能级系统。
2017-11-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Experimentally probing Landauer's principle in the quantum many-body regime
研究利用超冷Bose气体量子场模拟器，通过全局质量淬火和动态层析重建，实验验证了量子多体体系中的Landauer原理，展示了超冷原子平台研究量子热力学的能力。
2025-04-08 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum memories and Landauer's principle
两种类型的参数有关（不）的可能性，构建一个可扩展的，指数稳定的量子存储器配备了哈密顿控制进行了讨论。第一种类型的开放Kitaev模型被认为是有前途的候选人，这样的记忆的遍历性。结果表明，虽然4D Kitaev模型提供了稳定的量子比特可观测量，哈密顿控制是不可能的。量子方法导致了Landauer原理修正版的新建议，并表明量子记忆的存在意味着第二类永久移动的存在。最后，讨论了信息的稳定性及其含义。
2010-07-07 quant-ph
Tsirelson's bound and Landauer's principle in a single-system game
我们介绍一个简单的单系统游戏的灵感来自Clauser-Horne-Shimony-Holt（CHSH）游戏。对于量子比特系统的酉门和投影测量，我们证明了我们的游戏中的任何策略都可以映射到CHSH游戏中的策略，这意味着Tsirelson的界限在我们的设置中也成立。更一般地说，我们表明，最佳的成功概率取决于可逆或不可逆的字符的门，量子或经典性质的系统和系统的尺寸。我们分析的界限，根据兰道尔的原则，显示熵成本的擦除与游戏。这表明了兰道尔原理和齐尔森界限所体现的基本操作的可逆性之间的联系，这是由单一量子比特系统的限制物理学产生的。
2019-05-27 quant-ph
Effect of quantum coherence on Landauer's principle
量子朗道原理提供了一个基本的下限能量耗散发生的信息擦除在量子制度。虽然大多数研究都将擦除过程中的熵减与熵下界联系起来，但最近的工作也提供了另一个与耗散能热涨落有关的熵下界。这两个边界的共存刺激了它们的性能的比较研究，但是，这些研究进行的系统中的时间演化的对角（人口）和非对角（相干性）元素的密度矩阵解耦。在本文中，我们的目的是扩大比较研究，包括量子相干性诱导的倾斜系统-水库相互作用方向的影响。通过研究它们对信息承载系统初始状态的依赖性，我们发现，无论相干性的影响是否存在，边界的以下性质一般都是成立的：熵界作为一个充分混合的初始状态的更紧密的约束，而热力学界是更紧密的初始状态的纯度是足够高的。例外的情况是系统动力学只涉及相位弛豫的情况;在这种情况下，当初始相干性为零时，两个边界重合;否则，热力学边界服务于更紧的边界。我们还发现，量子信息擦除不可避免地伴随着恒定的能量耗散所造成的系统-水库的相关性，这可能会导致一个额外的能源成本擦除。
2022-03-31 cond-mat.stat-mech quant-ph
Landauer principle and the second law in a relativistic communication scenario
该研究在相对论通信场景中结合朗道尔原理与热力学第二定律，推导出接收者获取信息所需能量的界限，该界限取决于时空度规与信道性质。
2024-07-22 quant-ph
Work Extraction and Landauer's Principle in a Quantum Spin Hall Device
Landauer原理指出，系统中每一位信息的擦除至少需要消耗一个单位的能量$k_B T \ln 2$。作为回报，空白位可能被用于提取$k_B T \ln 2$量的可用功，与热力学第二定律保持一致。虽然原则上任何自旋集合都可以用作信息存储，但通过利用该资源进行工作提取原则上需要能够使用该资源的专用引擎。在这项工作中，我们专注于热和电荷输运的量子自旋霍尔器件中存在的自旋浴。我们展示了一个正确初始化的核自旋子系统如何可以用作麦克斯韦恶魔的存储器资源，以从储层中收集可用的热能，从而诱导可以为外部电负载供电的电荷电流。我们还展示了如何初始化的核自旋子系统，使用施加的偏置电流，这必然会消耗能量，从而证明朗道的原则。这提供了一种在全电设备中“能量存储”的替代方法。最后，我们提出了一个现实的设置实验观察兰道尔擦除/工作提取周期。
2018-06-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Landauer's principle in the quantum domain
最近讨论强耦合量子系统中热力学过程的论文声称违反了朗道原理，并暗示违反了热力学第二定律。如果这是真的，这将产生强大的后果。只要工作温度接近零度，就可以制造出永久移动电话。它也会对信息论结果的热力学推导产生严重的后果，例如Holevo界。在这里，我们讨论为什么这些说法是错误的。在强耦合的量子域中发生的相关性需要重新考虑如何计算熵，热和功。它表明，一个一致的治疗解决了悖论。
2010-06-08 cs.IT math.IT quant-ph
Landauer Principle and Thermodynamics of Computation
本文全面综述了计算热力学基础原理兰道尔界的最新研究进展，涵盖经典与量子领域实验、有限时间等多场景探究，还综述了计算过程能量界探索及纠错热力学问题，并展望了未来方向。
2025-08-04 cond-mat.stat-mech cs.CC cs.FL
Finite time measurements by Unruh-DeWitt detector and Landauer's principle
研究了有限时间内Unruh-DeWitt探测器与标量场的耦合模型。一个系统的方法计算有限时间修正在各种情况下的建议和非微扰效应，如热化进行了讨论。它示出特别是绝热关闭检测器和热浴之间的耦合离开非零校正检测器的水平分布。将二能级探测器看作是一个信息承载自由度，编码一比特信息，从Landauer界出发，给出了有限时间内探测器耦合（去耦合）的外功极限。
2017-06-05 hep-th quant-ph
Landauer's principle in Qubit-Cavity quantum field theory Interaction in Vacuum and Thermal States
近年来，由于人们对量子信息科学的兴趣日益增长，Landauer原理引起了人们的极大兴趣。然而，它的相关性和有效性的背景下，量子场论（QFT）仍然令人惊讶的未探索。在本文中，我们考虑量子比特-腔QFT相互作用中的Landauer原理微扰，其中腔QFT的初始态被选择为真空态或热态。在真空的情况下，QFT总是吸收热量并跃迁到激发态。对于静止的量子比特，它的熵减小，而如果量子比特加速，它也可能获得能量，并且由于Unruh效应而增加熵。对于热态，QFT可以吸收和释放热量，这取决于它的温度和量子比特的初始状态，并且高阶微扰可以将初始状态激发或去激发到更高或更低的状态。朗道原理在我们考虑的所有情况下都是有效的。希望本文能为今后量子场论和引力理论中Landauer原理的进一步探索铺平道路。
2022-06-20 gr-qc hep-th quant-ph
Comments on the breakdown of the Landauer bound for information erasure in the quantum regime
在回顾了Allahverdyan和Nieuwenhuizen在PRE中的文章后，我们得出结论，Landauer原理和作者提出的反例都与（i）热力学和（ii）非统计量子物理和热力学的相互依赖没有任何关系。
2007-06-14 quant-ph
Landauer vs. Nernst: What is the True Cost of Cooling a Quantum System?
热力学将我们对世界的认识与我们操纵世界的能力联系在一起，从而控制世界。热力学第三定律--能斯特的不可达性原理--证明了控制的关键作用。该原理指出，要将系统冷却到绝对零度，需要无限的资源。但是，这些资源是什么，应该如何利用？这与著名的连接信息和热力学的兰道尔原理有什么关系？我们通过提供一个识别能够创建纯量子态的资源的框架来回答这些问题。我们表明，在无限时间或控制复杂性的情况下，兰道尔能源成本可以实现完美冷却。然而，这样的最佳协议需要由外部工作源生成的复杂酉。限制到幺正，可以单独通过一个热机运行，我们得到一个新的卡诺-兰道尔限制，以及其饱和的协议。这将朗道原理推广到完全热力学的环境，导致与第三定律的统一，并强调了控制在量子热力学中的重要性。
2023-03-28 quant-ph
The thermodynamic cost of reliability and low temperatures: Tightening Landauer's principle and the Second Law
朗道原理指出，擦除一位信息需要自由能kT ln 2。我们认为，位擦除过程的可靠性是由固有的准确性驱动的过程中的能量源（“资源”）的统计状态。我们开发了一个通用的框架，描述的“热力学价值”的资源，可靠的位擦除或良好的冷却。从统计推断问题的意义上讲，这个价值是由资源状态与其平衡态的可分离性给出的。因此，Kullback-Leibler相对信息是资源状态“价值”的决定性数量。由于相对信息的不对称性，擦除过程的可靠性与其说是由实际状态相对于平衡态的相对信息（它是直到常数的自由能）来限制，不如说是由平衡态相对于实际状态的相对信息来限制。
2000-02-17 quant-ph
Landauer's Principle in Repeated Interaction Systems
我们研究了兰道重复相互作用系统（RIS）的原则，包括一个参考量子系统$\mathcal{S}$与一个结构化的环境$\mathcal{E}$由一个链的独立的量子探针接触，$\mathcal{S}$与每个探针相互作用，在一个固定的时间，在顺序。我们首先适应兰道尔的下限，这涉及到环境$\mathcal{E}$的能量变化的熵的系统$\mathcal{S}$在演化过程中减少，特殊的离散时间动态RIS。然后，我们考虑RIS与结构化环境$\mathcal{E}$显示小的变化顺序$T^{-1}$之间的连续探针遇到的$\mathcal{S}$，$n\simeq T$相互作用后，在绝热缩放。我们建立了离散时间非幺正绝热定理来近似$\mathcal{S}$的约化动力学，以解决Landauer界的绝热极限。我们发现Landauer边界的饱和等价于重复作用系统的一个细致平衡条件，反映了重复作用系统动力学的非平衡性质.这是与一般的饱和的Landauer的界限已知的连续时间演化的开放量子系统与一个单一的热库在绝热制度的相互作用。
2016-07-06 math-ph math.MP quant-ph
A Generalized Landauer's Principle for Unitarily Transformed Thermal Reservoirs
Center for Gravitation and Cosmology, College of Physical Science and Technology, Yangzhou University（扬州大学物理科学与技术学院引力与宇宙学中心）
本文提出广义兰道原理，用于解释压缩热态下的热力学资源影响，通过有效哈密顿量建立广义不等式，并证明熵产非负性，用于研究运动探测器与量子场的相互作用。
2026-05-07 gr-qc hep-th quant-ph
Energy change and Landauer's principle in the interaction between qubit and quantum field theory
本文研究了量子比特与量子场论相互作用下的系统演化，将结果分为旋转波项与反旋转波项，揭示了场能量变化与各算符及轨迹的关系，并证明Landauer原理在任何运动状态下均成立。
2024-10-02 gr-qc hep-th quant-ph
Landauer's Principle for Trajectories of Repeated Interaction Systems
我们分析了由参考量子系统$\mathcal{S}$和环境$\mathcal{E}$组成的重复相互作用系统的Landauer原理。系统$\mathcal{S}$在给定的持续时间内顺序地与每个探针相互作用，并且Landauer原理将$\mathcal{E}$的能量变化与动力学过程的熵产生引起的$\mathcal{S}$的熵的减小联系起来。我们认为，兰道约束的完善在一个完整的统计数据（FS）的水平相关联的两个时间测量协议，基本上，能量的$\mathcal{E}$。重点放在绝热制度的环境，由$T \gg 1$探针，显示顺序$T^{-1}$之间的连续探针的变化，和测量发生在最初和之后的$T$相互作用。对于描述过程熵产生的经典随机变量，我们证明了一个关于FS测度的大偏差原理和一个中心极限定理$T \to \infty$。在一个特殊的情况下，与一个细致平衡条件，我们得到了一个明确的极限分布，这个随机变量没有重新标度。在技术层面上，我们得到一个非酉绝热定理推广的[Commun.（2017）349：285]并分析不可约完全正迹保持映射族的复变形谱。
2018-03-13 math-ph math.MP quant-ph
Landauer's principle and black hole area quantization
本文在史瓦西黑洞面积量子化框架下论证：当微观态数为 $2^n$ 且面积间隔 $α=4\ln 2$ 时，兰道尔原理以饱和形式成立，相邻能级熵间隔恰为一比特信息。
2024-10-04 gr-qc hep-th quant-ph
On Landauer's principle and bound for infinite systems
朗道原理提供了香农信息熵和克劳修斯熵之间的联系。我们在这里建立了量子信道增量自由能的基本公式，可能相对于无限系统，由算子代数的观点自然产生。利用Tomita-Takesaki模理论，我们确实可以描述与量子信道态转移相关的正则演化。这种演化是由一个模块化的哈密顿量和一个物理哈密顿量来实现的，后者是由它的功能性属性决定的。这使我们能够进行内在分析，扩展我们的QFT指数公式，但没有任何先验给定的动态;相关的增量自由能与琼斯指数的对数相关，因此是量化的。这导致了一个一般的下限的增量自由能的不可逆的量子信道，这是一半的朗道界，并进一步的界限对应于离散系列的琼斯指数。在有限维的情况下，或在DHR收费的情况下，在QFT，其中的维度是一个正整数，我们的下限同意Landauer的界限。
2018-01-15 cs.IT hep-th math-ph
Thermodynamics of ancilla-assisted erasure of quantum information
本文研究由热量子比特和纯辅助量子比特构成储库时，仅用CNOT门擦除量子比特任意状态的信道热力学，指出其可在阈值温度以上超越Landauer极限，但并非违反该原理。
2025-05-12 quant-ph
Physical Foundations of Landauer's Principle
我们回顾了朗道原理的物理基础，该原理将计算过程中的信息损失与热力学熵的增加联系起来。尽管该原则有着悠久的历史，但其基本原理和正确解释仍然经常被误解。与一些对该原理的误解相反，计算和非计算子系统之间的熵转移可以以一种物理可逆的方式发生，而不会增加总熵。然而，兰道尔原理不是关于一般的熵转移;相反，它更具体地涉及从受控的数字形式（例如，计算的比特）转换为不受控制的、非计算的形式，即，作为热环境的一部分。根据定义，任何不受控制的热系统都会不断地重新随机化其热状态中的物理信息，从我们作为观察者的角度来看，我们无法预测这种环境的微观状态的确切动态演化。因此，从我们的角度来看，任何涉及被喷射到环境中并随后被环境热化的信息的相关性都将丢失，直接导致总熵的不可逆增加。避免相关计算信息的喷射和热化激发了可逆计算范式，尽管对计算是可逆的要求比经常描述的限制更少，特别是在随机计算操作的情况下。有有趣的可能性，利用随机的，多对一的计算操作，同时避免净熵增加的计算过程的设计，仍然是充分探索。
2019-01-26 cs.ET quant-ph
Decoherence and Landauer's Principle in Qubit-Cavity Quantum-Field-Theory Interaction
在量子比特-腔量子场论（QFT）相互作用中考虑量子退相干和朗道原理，将量子比特视为系统，腔QFT视为环境。特别是，我们调查的变化发生在一个纯的初始状态和环境的系统在退相干过程中，有或没有能量耗散，并比较的结果与情况下，系统的初始状态是一个混合状态，因此退相干是缺席。当我们选择一个相互作用哈密顿量，使得系统的能量和相干性同时变化时，系统的布居变化和初始态混合时的能量变化是相同的。然而，退相干项增加了系统的冯诺伊曼熵。在这种情况下，系统的能量变化和退相干不是独立的物理过程。退相干过程保持幺正性。另一方面，如果相互作用哈密顿量不改变系统的能量，则只存在退相干效应。环境将是一个分布的基础上的位移数的状态和总是增加的能量。Landauer原理在这两种情况下都是成立的。
2023-03-11 gr-qc hep-th quant-ph
Experimental demonstration of information to energy conversion in a quantum system at the Landauer Limit
朗道原理为经典和量子信息处理设定了基本的物理学约束，因此不仅影响物理学的各个分支，而且影响计算机科学和工程。尽管这个原理很重要，但直到最近才在实验上被考虑用于经典系统。在这里，我们采用了核磁共振设置实验解决量子系统中的信息到能量的转换。具体来说，我们考虑一个三核自旋$S=1/2$（量子位）分子-系统，水库和附属-测量的热量耗散在实施过程中的全球系统水库酉相互作用，改变系统的信息内容。通过采用干涉技术，我们能够重建与幺正相互作用相关的热分布。然后，通过量子态层析，我们测量了系统熵的相对变化。通过这种方式，我们能够验证改变系统信息内容的操作必须在水库中产生热量，正如Landauer原理所预测的那样。本文提出的方案可以详细研究量子信息处理器中的不可逆熵产生。
2016-03-14 quant-ph
Quantum information-cost relations and fluctuations beyond thermal environments: A thermodynamic inference approach
Shanghai University（上海大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
本文基于最大熵原理，推导了超越兰道尔原理的通用信息成本关系，适用于多守恒电荷和非热环境的复杂量子场景，通过数值验证了信息成本与波动的约束关系。
2026-01-07 cond-mat.stat-mech quant-ph
Energetic cost of Hamiltonian quantum gates
兰道尔原理为现代信息热力学的发展奠定了主要基础。然而，在其最初成立的原则依赖于半形式的论点和耗散动力学。因此，兰道尔原理是否以及如何应用于么正量子计算并不明显。在这里，我们证明了一个不等式约束的变化，香农信息编码的逻辑量子态通过量化的能量成本的哈密顿门操作。这个界限的效用是通过概述它如何可以应用于确定能量最佳的量子门的理论和实验证明。通过讨论具有非相互作用量子比特的量子纠错码（如Shor码）的能量成本，得出了分析的结论。
2021-02-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Landauer's princple for Fermionic field in one dimensional bag
研究了$1 + 1$维腔中与Dirac场线性耦合的Unruh-DeWitt探测器的Landauer原理。当场的初态为真空时，我们得到了热传递和冯诺伊曼熵的微扰变化。对于热态，在相互作用时间足够长且Unruh-DeWitt探测器与其中一个场模共振的情况下，近似得到了热传递和熵变。通过与实标量场的比较，我们发现真空初态的结果只与Dirac场的螺旋度不同，而当初态是热态时，费米子和反费米子的可比拟性开始起作用。我们还指出，对于无质量的费米子场，可以用粒子$m\rightarrow 0$来得到。我们发现，在这两种情况下，满足朗道的原则。
2022-10-31 hep-th quant-ph
Fidelity mechanics: analogues of the four thermodynamic laws and Landauer's principle
保真度力学被形式化为研究量子多体系统中量子临界现象的框架。这是通过引入保真度温度来适当地量化量子涨落来实现的，量子涨落与保真度熵和保真度内能一起构成保真度力学中的三个基本态函数，从而使我们能够在零温度下制定四个热力学定律和Landauer原理的类似物。保真度流被定义并且可以被解释为重整化群流的替代形式。因此，稳定和不稳定不动点都可以用保真度温度和保真度熵来表征：不稳定不动点的保真度温度是发散的，稳定不动点的保真度温度和（局部）最大保真度熵是零。此外，一个内在的基本作用的对偶性澄清，导致在一个典型的形式的哈密顿保真度力学。对偶，连同对称群和因式分解场，对保真度机械系统施加约束，从而将保真度流从不稳定的不动点塑造成稳定的不动点。详细分析了XY模型、纵场中的横场量子伊辛链、磁场中的自旋- $1/2$ XYZ模型和XXZ模型的保真度力学态函数。
2017-09-28 cond-mat.str-el quant-ph
Distinguishing pure and thermal states by Landauer's principle in open systems
本文基于波尔钦斯基思想实验，通过微扰方法研究量子比特与腔QFT的相互作用，并利用朗道尔原理给出判定热态的条件，同时比较了热态与正则热纯量子态的区别。
2024-03-27 gr-qc hep-th quant-ph
Dynamical Landauer Principle: Quantifying Information Transmission by Thermodynamics
本文证明量子动力学传输 n 比特经典信息的能力等价于其在热力学任务中传输 n 单位能量的能力，从而建立信息传输与能量传输的解析对应，并揭示动力学版朗道尔原理，为经典通信提供热力学量化解释。
2025-02-05 math-ph math.MP quant-ph
Improved Landauer's principle and generalized second law of thermodynamics with initial correlations and non-equilibrium surrounding environments
热力学第二定律的传统形式受到三个条件的严格限制：一是系统与环境的初始联合态必须是一个乘积态，因而不存在初始关联;二是环境的初始状态处于热力学平衡状态。最后是系统和环境之间的弱耦合。为了理解热力学和信息论的关系，特别是当存在初始关联时，应该重新审视第二定律的表述。在这项工作中，使用量子统计力学的热力学和量子信息科学的技术，我们重铸基本的热力学热力学定律从理论信息的观点。系统与周围环境之间的初始相关性被认为是，它的演变，并导致传统配方的修改。我们得到了熵增加、朗道原理和热力学第二定律的改进形式，这些改进形式是等式而不是不等式，通过这些改进形式可以精确地证明信息的物理本质。进一步，利用完全属于量子信息理论的语言，我们对自然演化过程的方向给出了一个新的表述：孤立量子系统的演化，其中子系统之间不存在关联，初始时总是朝着关联信息永远不会减少的方向演化。这一结果表明，传统的熵增加原理可以用信息论来重新描述。
2018-03-16 gr-qc quant-ph
Dynamical Landauer principle: Thermodynamic criteria of transmitting classical information
本文通过能量传输任务界定多种单次经典容量，证明传输 n 比特经典信息等价于传输 n×kBTln2 的能量，并由此揭示动力学朗道尔原理，为 Holevo-Schumacher-Westmoreland 定理及强逆性质赋予热力学意义。
2025-02-05 cs.IT math-ph math.IT
Quantum Mpemba Speedups in the Thermodynamics of Landauer Erasure
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
该研究探究非平衡量子初态对兰道尔擦除有限时间热力学成本的影响，推导修正后的兰道尔界，证明姆佩巴-兰道尔条件，通过qutrit模型展示加速效应，并确定可在多平台测试的控制旋钮。
2026-08-18 quant-ph
Landauer cost in a continuous vacuum/no-vacuum measurement
研究连续真空/无真空测量的热力学成本，通过经典寄存器和香农熵率推导兰道尔原理下界，并探讨了粗粒化、多模式相关性及电路量子电动力学中的参数估计。
2025-12-27 gr-qc quant-ph
