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非阿贝尔电荷传输的矩阵热力学不确定性关系

量子物理 2026-01-01 v1

摘要

热力学不确定性关系(TUR)通过熵产生率约束电流的精度,但量子传输非交换(非阿贝尔)电荷挑战了标准表述,因为不同电荷分量不能在单个经典框架内被监控。我们从操作熵产生 Σ=D(ρSEρS ⁣ ⁣ρE)\Sigma = D(\rho'_{SE}\|\|\rho'_S\!\otimes\!\rho_E) 推导出一种面向过程的矩阵TUR。我们隔离可实验访问的浴熵散度 Dbath=D(ρEρE)D_{\mathrm{bath}}=D(\rho'_E\|\rho_E),并证明了一个完全非线性、可饱和的下界,有效应用于任意电流向量 Δq\Delta qDbathB(Δq,V,V)D_{\mathrm{bath}} \ge B(\Delta q,V,V'),其中界仅取决于传输电荷信号 Δq\Delta q 和碰撞前/后协方差矩阵 VVVV'。在小波动 regime 下 Dbath12ΔqTV1Δq+O(Δq4)D_{\mathrm{bath}}\geq\frac12\,\Delta q^{\mathsf T}V^{-1}\Delta q+O(\|\Delta q\|^4),而在线性响应之外仍保持准确性。数值强耦合量子比特碰撞示例说明了该界,并在广泛的参数范围内使用仅来自浴探针的局部测量实现近似饱和。

关键词

引用

@article{arxiv.2512.24956,
  title  = {Matrix Thermodynamic Uncertainty Relation for Non-Abelian Charge Transport},
  author = {Domingos S. P. Salazar},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2512.24956},
  year   = {2026}
}