热力学中被动态的能量不稳定性

被动性（passivity）是热力学中的一个基本概念，它要求量子系统的能量不能被作用于该系统的任何可逆、幺正过程降低。在大量此类系统的极限下，被动性依次导致完全被动性、热态以及热力学温度的出现。相反，这里我们仅需考虑单个系统，并表明除热态外的每个被动态在一种较弱的可逆性形式下是不稳定的。更确切地说，我们表明，给定任意非热量子态的单个副本，当我们可以使用一台以可逆循环运行且自身状态保持不变的机器时，我们可以从该态中提取最大量的能量。这意味着对于单个系统，在一般可逆过程下稳定的唯一被动性形式是完全被动性，从而提供了对热态和温度出现的单次且更具物理动机的识别。从被动态提取功的机器利用了以下事实：可以找到充当虚拟热库的子空间，以及充当虚拟冷库的子空间。我们表明可以提取最优量的功，并且该机器在成对虚拟库之间以卡诺效率运行。