熵的量子修正及其在量子卡诺热机研究中的应用
量子物理
2020-03-18 v1
摘要
熵是热力学与统计力学中最基本的概念之一。量子系统最广泛使用的统计力学熵定义由冯·诺依曼引入，而在经典系统中，统计力学熵由吉布斯定义。这两种熵定义之间的关系仍未得到充分探索。本文中，我们借助量子力学的相空间表述来研究该问题。对于那些具有明确经典对应物的量子态，我们研究了熵的量子-经典对应与量子修正。我们利用相空间表述将冯·诺依曼熵按 幂次展开，其零阶项重现了吉布斯熵。我们还得到了熵的量子修正的显式表达式。此外，我们发现对于热力学平衡态，所有 的奇次项均严格为零。作为一个应用，我们推导了量子卡诺循环过程中净功提取的量子修正。我们的结果对理解量子熵带来了重要见解，并可能在量子热机的研究中具有潜在应用。
引用
@article{arxiv.1912.11429,
title = {Quantum corrections to the entropy and its application in the study of quantum Carnot engines},
author = {Tian Qiu and Zhaoyu Fei and Rui Pan and Haitao Quan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.11429},
year = {2020}
}