二分系统的热力学:在光-物质相互作用中的应用
量子物理
2007-05-23 v1
摘要
由耗散主方程与时变驱动场控制的量子系统的热与功,在 Alicki 的开创性工作 [J. Phys. A 12, L103 (1979)] 中被引入。Alicki 的工作在薛定谔绘景中;此处我们将这些定义推广到海森堡与相互作用绘景。我们表明,为避免一致性问题,热流与功率(功流)定义中的全时间导数应替换为偏时间导数。我们也提出了一种能量流划分的替代方法,其与 Alicki 的不同之处在于不直接包含与外场的瞬时相互作用能。接着我们将 Alicki 的功率定义推广,用更大的、由与时间无关的哈密顿量控制的二分系统替代原系统及其外驱动场。利用热流定义与推广的功率定义,我们导出了微分形式的热力学第一定律,既针对完整二分系统也针对偏迹子系统。尽管第二定律(克劳修斯表述)对完整二分系统成立,我们发现一般而言在偏迹子系统上没有严格的第二定律表述,除非满足某些附加要求。然而一旦满足这些要求,第二定律的卡诺与克劳修斯表述均成立。我们在简单的 Jaynes-Cummings 模型(JCM)与扩展的耗散 Jaynes-Cummings 模型(ED-JCM)(一种量子放大器模型)上阐释了这一热力学分析。
引用
@article{arxiv.quant-ph/0611173,
title = {Thermodynamics of bipartite systems: Application to light-matter interactions},
author = {E. Boukobza D. J. Tannor},
journal= {arXiv preprint arXiv:quant-ph/0611173},
year = {2007}
}
备注
12 pages, 1 figure. PRA (in press)