关联热机与纳米尺度的第二定律
量子物理
2018-12-21 v5 统计力学
摘要
纳米尺度热力学已知与其熟悉的宏观对应显著不同：状态转变的可能性不仅由自由能单独决定，而是由无限族自由能型的量决定；强涨落(可能量子起源)允许可靠提取的功少于从计算自由能差所预期的。然而，这些已知结果关键依赖于假设热机不仅在每循环精确保持，而且与作用的量子系统保持不相关。这里我们解除此限制：我们允许机器与作用的微观系统相关，同时仍精确保持其自身状态。令人惊讶，我们显示这恢复第二定律原始形式：自由能单独决定可能的状态转变，且相应功量可精确且无任何涨落地从单系统投资或提取。同时，功库保持与所有其他系统和机器部分不相关。因此，微观机器可通过巧妙“关联工程”以完美循环方式提高效率，这由催化系统实现，催化系统有时可小至单量子比特(尽管一些设置需要非常大催化剂)。我们的结果也解决主要化(majorization)上一些开放数学问题，可能导致纠缠理论进一步应用。
引用
@article{arxiv.1707.03451,
title = {Correlating thermal machines and the second law at the nanoscale},
author = {Markus P. Mueller},
journal= {arXiv preprint arXiv:1707.03451},
year = {2018}
}
备注
11+13 pages, 5 figures. Added some clarifications and corrections; results unchanged. Close to published version