論文の概要: Probabilistically Violating the First Law of Thermodynamics in a Quantum Heat Engine

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.01395v3
• Date: Mon, 21 Mar 2022 08:35:30 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-13 00:46:51.043967
• Title: Probabilistically Violating the First Law of Thermodynamics in a Quantum Heat Engine
• Title（参考訳）: 量子熱エンジンにおける熱力学第一法則を確率論的に破る
• Authors: Timo Kerremans, Peter Samuelsson, Patrick P. Potts
• Abstract要約: 量子ゆらぎの存在下では、熱力学の最初の法則が崩壊する可能性がある。 これは、量子力学が熱と仕事の知識に制約を与えるためである。 以上の結果から, 量子揺らぎの存在下では, 熱力学の第一法則は個々の実験走行には適用できない可能性が示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Fluctuations of thermodynamic observables, such as heat and work, contain relevant information on the underlying physical process. These fluctuations are however not taken into account in the traditional laws of thermodynamics. While the second law is extended to fluctuating systems by the celebrated fluctuation theorems, the first law is generally believed to hold even in the presence of fluctuations. Here we show that in the presence of quantum fluctuations, also the first law of thermodynamics may break down. This happens because quantum mechanics imposes constraints on the knowledge of heat and work. To illustrate our results, we provide a detailed case-study of work and heat fluctuations in a quantum heat engine based on a circuit QED architecture. We find probabilistic violations of the first law and show that they are closely connected to quantum signatures related to negative quasi-probabilities. Our results imply that in the presence of quantum fluctuations, the first law of thermodynamics may not be applicable to individual experimental runs.
• Abstract（参考訳）: 熱や仕事などの熱力学的観測物のゆらぎは、基礎となる物理過程に関する関連情報を含んでいる。 しかし、これらの変動は伝統的な熱力学の法則には考慮されていない。 第二法則は定まったゆらぎの定理によって変動系に拡張されるが、第一法則はゆらぎの存在下でも成り立つと信じられている。 ここで、量子揺らぎの存在下では、熱力学の最初の法則も崩壊する可能性があることを示す。 これは、量子力学が熱と仕事の知識に制約を与えるためである。 この結果を説明するために,回路qedアーキテクチャに基づく量子熱エンジンにおける作業と熱揺らぎの詳細なケーススタディを提供する。 第一法則の確率的違反を発見し、負準確率に関連する量子署名と密接に関連していることを示す。 その結果, 量子揺らぎの存在下では, 熱力学の第1法則は個々の実験実行に適用できない可能性が示唆された。

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