虚拟量子比特、虚拟温度与热力学基础
量子物理
2012-08-14 v2 统计力学
摘要
我们论证，热机可以从“虚拟量子比特”和“虚拟温度”的角度来理解：看待驱动热机的两个热库的相关方式是将它们视为一个复合系统。虚拟量子比特是该复合系统的二能级子系统，其虚拟温度可以取任意值，正值或负值。热机通过将外部系统与一组精心选择的虚拟量子比特和温度进行热接触来对其作用。我们通过研究最小的热机来展示这些主张。我们进一步证明，通过分析一系列现象，这一视角为看待热力学提供了一种强有力的方式。这包括趋近卡诺效率（我们发现所有热机本质上都是通过变得等价于最小的热机来实现这一点）、不可逆热机中的熵产生，以及一种从负温度和粒子数反转角度看待功的方式。此外，我们引入了“真正的”热机的概念，并进而考虑功的“强度”概念。
引用
@article{arxiv.1106.2138,
title = {Virtual qubits, virtual temperatures, and the foundations of thermodynamics},
author = {Nicolas Brunner and Noah Linden and Sandu Popescu and Paul Skrzypczyk},
journal= {arXiv preprint arXiv:1106.2138},
year = {2012}
}
备注
v2: Published version. 15 pages, 8 figures