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量子轨迹中表观热力学第二定律违反的界限

量子物理 2026-08-10 v1 统计力学

摘要

负的随机熵产生通常被称为对热力学第二定律的表观违反。然而,在一般的量子轨迹动力学中,物理熵产生 σ\sigma 不必遵循正向详细涨落定理。一种广义任意耦合形式引入了动力学不对称项 σ\sigma^\ast,使其完备化为 Ω=σ+σ\Omega=\sigma+\sigma^\ast,其均值为 Ω=Σ+Σ\langle\Omega\rangle=\Sigma+\Sigma^\ast。我们证明了似然比符号在反转奇轨迹可观测量中是最优的,并利用这一事实将一个已有的精确涨落定理下界转移到经平局修正的物理符号统计量 Πσ=Pr(σ<0)+Pr(σ=0)/2\Pi_\sigma=\Pr(\sigma<0)+\Pr(\sigma=0)/2 上。当 Pr(σ=0)=0\Pr(\sigma=0)=0 时,结果为 Pr(σ<0)[1Ω/g(Ω)]/2\Pr(\sigma<0)\ge[1-\langle\Omega\rangle/g(\langle\Omega\rangle)]/2,其中 ggaatanh(a/2)a\mapsto a\tanh(a/2) 的反函数。物理积分涨落定理同时抑制了大的负值事件,产生了定量的“频繁但温和”定律,而符号不平衡对隐藏均值 Σ\Sigma^\ast 给出了下界。我们明确地表述了测量记录协议,并在随机有限耦合碰撞模型以及与热辅助比特相干的受驱动量子比特中,对平局修正定理进行了说明和数值审计。

关键词

引用

@article{arxiv.2608.10118,
  title  = {Bounds for Apparent Second-Law Violations in Quantum Trajectories},
  author = {Domingos S. P. Salazar},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2608.10118},
  year   = {2026}
}

备注

8 pages, 2 figures. Supplemental Material: 10 pages, 1 figure