量子热力学第一定律的微扰方法
量子物理
2026-05-20 v1
摘要
在量子热力学中，将能量交换分解为热和功在弱耦合和慢驱动机制之外仍然是一个悬而未决的问题。最近的公式表明，量子相干性引入了额外的能量贡献，其热力学解释仍在争论中，这引发了关于量子第一定律结构的基本问题。在这项工作中，我们通过将含时微扰框架应用于量子热力学第一定律来研究这个问题。通过将热力学量展开到二阶，我们推导出了功、热和相干性贡献的显式微扰修正。我们的结果表明，相干项可以一致地分解为相干热和相干功，证明了量子相干性不需要在热和功之外引入独立的能量贡献。该形式体系解决了与先前量子第一定律公式相关的不一致性，包括对相干性贡献的解释及其与熵流的联系。在二阶下，微扰修正直接与由费米黄金规则支配的跃迁速率相关联，从而在微观量子跃迁与宏观热力学量之间建立了桥梁。这些结果为研究相干驱动的热力学过程提供了一个物理上透明的框架，并为分析受驱量子系统和非平衡量子技术提供了新的视角。
引用
@article{arxiv.2605.19941,
title = {Perturbative approach to the first law of quantum thermodynamics},
author = {Mario Reis and Maron F. Anka and Vinicius Gomes de Paula and Clebson Cruz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.19941},
year = {2026}
}