热力学第四定律下的有限维量子系统
量子物理
2025-08-21 v1
摘要
最速熵增 (SEA) 假设，最近被公认为热力学第四定律，支配着系统从非平衡态向唯一最大熵平衡态的不可逆演化。SEA 建立在第二定律之上，统一了力学和热力学。由于其非线性特性，SEA 运动方程的精确解很少。为了解决这个问题，固定拉格朗日乘子 (FLM) 方法被开发为一种近似分析工具，适用于二能级和更高维度的量子系统。利用量子行走这一通用计算模型，本研究应用 FLM 来分析和求解单组分 能级系统的 SEA 动力学。近似的 FLM 解与完整的数值模拟表现出高度一致性，特别是在与 SEA 预测一致的最大熵产生区域。为了将 SEA 分析扩展到复合系统，特别是双量子比特系统，这项工作提供了 能级 Bloch 向量参数化的通用框架。它包括 时的解析根和 时的完整参数化，以及在此表示下解析计算算符迹的方法。最后，本研究考察了非线性量子理论中的无信号条件。虽然非线性通常意味着超光速信号，但 SEA 框架内在地遵守无信号原则。可分离和纠缠（例如，Bell-对角）复合系统的运动方程证实，SEA 保持了局域性，并为模拟开放和封闭量子系统中的退相干提供了坚实的基础。（为 arXiv 删节）
引用
@article{arxiv.2508.14389,
title = {Finite-Dimensional Quantum Systems under the Fourth Law of Thermodynamics},
author = {Rohit Kishan Ray},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.14389},
year = {2025}
}
备注
PhD Thesis submitted to Indian Institute of Technology Kharagpur in 2023