量子碰撞模型中热力学不确定性关系的违背

热力学不确定性关系 (TUR) 是非平衡热力学中的一个基本原理，将熵产生与系统中波动相关，建立了可观测精度与热力学成本之间的权衡。研究 TUR 的违背挑战了经典热力学极限，为增强性能和优化量子技术提供了潜在的改进。本文研究了量子碰撞模型中的热力学不确定性关系，该模型将相互作用离散化为与辅助系统的连续碰撞，允许精确跟踪动力学并纳入记忆效应和非马尔可夫行为。我们考虑三种动力学类型：一种是马尔可夫演化，通过连续时间极限和稳定性条件实现；另两种是非马尔可夫动力学——一种是由于增加系统与辅助系统之间的碰撞时间而产生，另一种是由于包含辅助系统之间相互作用而产生。对于马尔可夫动力学，我们检验了非平衡稳态 regime 下的经典和量子 TUR 边界以及有限时间 TUR 边界。我们识别出两种经典 TUR 违背的不同模式：在某些情况下，最大违背发生在稳态；而在其他情况下，则只能在初始时段出现，且随着进化而消失。对于两种非马尔可夫方法，我们发现非马尔可夫性的程度和类型对 TUR 违背具有决定性影响。第二种方法在瞬态时段显示更明显的违背，而第一种方法在特定参数窗口下在稳态 regime 下表现出更强的违背。