一般概率理论中热力学的的信息论基础

我们利用一个能够描述任意物理理论的抽象框架——一般概率理论，研究热力学与统计力学的信息基础。这使得人们可以从理论形式体系的具体细节中抽象出理论的信息内容。在此框架中，我们将微正则热力学的处理（即具有明确能量的系统的热力学）扩展到已知的经典与量子理论情形之外，制定了定义良好的热力学的两个必要条件。我们采用资源理论的最新方法，即研究在受限物理操作集下可实现的态间转换。我们构建了三种不同的资源理论，其区别在于受限物理操作集的选择。为弥合粒子客观动力学与概率主观世界之间的鸿沟——统计力学基础中的核心问题之一，我们提出四条信息论公理。它们被量子理论及更奇异的替代理论所满足，包括经典理论的适当扩展，其中经典系统相互交互产生纠缠态。这些公理确定了一类理论，其中每个混合态都可建模为纯纠缠态的约化态。在这些理论中，可以引入表现良好的控制、熵与吉布斯态的概念，从而允许从信息论推导兰道尔原理。这三种资源理论定义了相同的资源概念，当且仅当，除四条公理外，底层理论的动力学满足称为“无限制可逆性”的条件。在此条件下，我们推导了微正则热力学与纯二分纠缠之间的对偶性。