需要无限量子相干性的 Gibbs 保持操作

Gibbs 保持操作作为量子热力学中标准的自由过程之一已被研究。尽管它们具有简单的数学结构，但由于在使用具有操作动机的操作类（如热操作）来实现它们时可能存在隐藏成本，其操作意义一直不明确。在此，我们证明这种隐藏成本可以是无限的——我们提出了一族 Gibbs 保持操作，它们无法通过任何有限量量子相干性辅助的热操作来实现。我们的结果表明，存在不可数个 Gibbs 保持操作需要无界的热力学资源来实现，这引发了将 Gibbs 保持操作作为可用热力学过程的质疑。这一发现是我们为以期望精度近似实现某类 Gibbs 保持操作的相干性成本提供一般下界的结果。我们发现我们的下界几乎是紧的，并确定了一个量——与实现该操作的通道所引起的能量变化相关——作为表征 Gibbs 保持操作近似实现相干性成本的基本量化指标。