相干量子系统与有限尺寸热浴的紧致热力学第二定律不等式
量子物理
2023-02-14 v1
摘要
我们提出了一种新形式的第二定律不等式，为非平衡量子态的可提取功定义了紧致界限。在经典热力学中，最优功由自由能之差给出，根据Skrzypczyk等人的结果，这可推广至单个量子系统。然而，该界限的饱和需要无限大热浴以及能够从相干性中提取功的理想储能装置。这一以做功能力（ergotropy，而非自由能）定义的新不等式，同时包含了上述两个重要的微观效应。特别地，我们推导了相干性中锁定能量的公式，即无法作为功提取的量子贡献，并求出了其热力学极限。此外，我们建立了任意与热浴耦合的量子系统的做功能力与自由能之间的普遍关系，揭示后者确为关于功提取的终极热力学界限，并表明做功能力可解释为有限尺寸热浴下自由能的推广。
引用
@article{arxiv.2008.05278,
title = {The tight Second Law inequality for coherent quantum systems and finite-size heat baths},
author = {Marcin Łobejko},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.05278},
year = {2023}
}