論文の概要: Quantum thermodynamically consistent local master equations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2008.04742v2
• Date: Mon, 22 Feb 2021 17:15:28 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-06 14:02:18.820883
• Title: Quantum thermodynamically consistent local master equations
• Title（参考訳）: 量子熱力学的一貫した局所マスター方程式
• Authors: Adam Hewgill, Gabriele De Chiara, Alberto Imparato
• Abstract要約: 局所マスター方程式は、顕微鏡モデルに頼らずに熱力学とその法則と整合性を示す。 複数の浴槽に接する量子系を考察し, 総エネルギー, 熱電流, エントロピー生成速度に対する関連する寄与を同定する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Local master equations are a widespread tool to model open quantum systems, especially in the context of many-body systems. These equations, however, are believed to lead to thermodynamic anomalies and violation of the laws of thermodynamics. In contrast, here we rigorously prove that local master equations are consistent with thermodynamics and its laws without resorting to a microscopic model, as done in previous works. In particular, we consider a quantum system in contact with multiple baths and identify the relevant contributions to the total energy, heat currents and entropy production rate. We show that the second law of thermodynamics holds when one considers the proper expression we derive for the heat currents. We confirm the results for the quantum heat currents by using a heuristic argument that connects the quantum probability currents with the energy currents, using an analogous approach as in classical stochastic thermodynamics. We finally use our results to investigate the thermodynamic properties of a set of quantum rotors operating as thermal devices and show that a suitable design of three rotors can work as an absorption refrigerator or a thermal rectifier. For the machines considered here, we also perform an optimisation of the system parameters using an algorithm of reinforcement learning.
• Abstract（参考訳）: ローカルマスター方程式は、特に多体系の文脈において、オープン量子系をモデル化するための広範なツールである。 しかし、これらの方程式は熱力学の異常や熱力学の法則の違反につながると考えられている。 対照的に、ここでは、局所マスター方程式が、以前の研究のように顕微鏡モデルに頼らずに熱力学とその法則と一致することを厳密に証明する。 特に,複数の浴槽と接触する量子系を考察し,全エネルギー,熱流,エントロピー生成速度に対する関連する寄与を明らかにした。 熱力学の第二法則は、熱電流の適切な表現を考えるときに成り立つことを示す。 量子確率電流とエネルギー電流を繋ぐヒューリスティックな議論を用いて、古典的確率熱力学と同様に類似のアプローチを用いて、量子熱電流の結果を確認する。 その結果, 熱機器として動作する量子ロータのセットの熱力学特性について検討し, 3つのロータの適切な設計が吸収冷凍機や熱整流器として機能することを示した。 ここでは,強化学習のアルゴリズムを用いてシステムパラメータの最適化を行う。

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