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多体设定下的量子热力学:多模玻色系统的局域高斯功提取资源理论

量子物理 2019-10-09 v2 数学物理 math.MP

摘要

量子热力学可通过考虑对热浴的自由访问而表述为一种资源理论,从而将固定温度下的吉布斯态视为自由态,进而任何其他态均为资源。此处我们考虑多体情形,其中多个参与方试图局域地提取功,每一方均可访问一个局域热浴(可能温度不同),并辅以保能量全局酉变换。作为一个具体模型,我们分析一组谐振子或多模玻色系统。聚焦于高斯范式,我们构建了多模玻色系统局域活性的合理资源理论,其中我们将由热态之积(可能处于不同温度)经任意线性光学(被动高斯)变换作用而得到的任何态识别为自由态。相应的自由操作则为所有线性光学变换并上张量积与偏迹。我们证明局域高斯可提取功(若每一方施加高斯酉变换并辅以线性光学)为零,当且仅当系统的协方差矩阵为自由态的协方差矩阵。进一步,我们发展了局域高斯可提取功的资源理论,定义为系统协方差矩阵的迹与辛迹之差。我们证明它是一个在自由操作下不能增加的资源单调量。我们还给出说明局域活性与局域高斯可提取功蒸馏的实例。

关键词

引用

@article{arxiv.1905.02948,
  title  = {Quantum thermodynamics in a multipartite setting: A resource theory of local Gaussian work extraction for multimode bosonic systems},
  author = {Uttam Singh and Michael G. Jabbour and Zacharie Van Herstraeten and Nicolas J. Cerf},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1905.02948},
  year   = {2019}
}

备注

22 pages, 5 figures, minor corrections to make it close to the published version, updated list of references