孤立量子多体系统及其子系统在平衡之外的温度

温度是热力学的核心概念之一，但其在远离平衡时的意义仍然难以捉摸。这个问题在孤立量子多体系统中尤为突出：它们的态幺正演化，不必接近平衡，并且可以保留能量相干性，这是经典热力学中没有对应物的特征。非平稳量子态包含两种能量涨落。一种与能量布居相关，具有通常的热力学解释；另一种源于能量扇区之间的相干性，并驱动时间依赖性。我们提出，即使在非平衡状态下，温度也将状态定位在与其它能量相干结构相容的正则态族中。这导致了正则非平衡态温度的自然定义。由此产生的逆温度通常不是热力学熵对能量的导数。事实上，最大熵原理并不以其通常的形式成立；它被最小判别信息原理所取代。我们还发展了相应的子系统理论，其中温度通常不能仅从约化态推断。相反，它由诱导的局部热力学结构决定，边界模糊性在热力学极限下被消除。