广义吉布斯系综中的功与熵产生

近年来，在量子体系中研究热力学概念的兴趣被极大复兴。这既适用于量子体系中热机的功提取研究，也适用于相互作用量子多体系统的平衡化与热化问题本身。在这项工作中，我们通过研究封闭系统在经历一系列淬火和伴随自由演化的平衡化步骤时的功提取，将这两条研究路线结合在一起。由此，我们纳入了来自量子多体系统动力学研究的一个重要见解：对于相关可观测量和绝大多数时间，封闭系统的演化预期可由合适的平衡态很好地描述。我们将考虑三种平衡化，即（i）时间平均态，（ii）吉布斯系综，以及（iii）广义吉布斯系综（GGE），后者反映了可积模型中进一步的运动常数。对于每种有效描述，我们考察熵产生的概念、最小功原理的有效性以及最优功提取协议的性质。尽管我们保持讨论的一般性，但仍大量致力于范式性的非相互作用费米子量子多体系统的讨论，为此我们确定了相对于最小功原理作用的显著差异。我们的工作不仅对冷原子实验有意义，而且可被视为提出了一种量子热力学的思维框架，其中外部热浴的角色改由系统自身扮演，其内自由度将粗粒化可观测量带至平衡。