論文の概要: Possibility of the total thermodynamic entropy production rate of a
finite-sized isolated quantum system to be negative for the
Gorini-Kossakowski-Sudarshan-Lindblad-type Markovian dynamics of its
subsystem
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.05308v2
- Date: Tue, 18 May 2021 03:34:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-08 16:11:31.687404
- Title: Possibility of the total thermodynamic entropy production rate of a
finite-sized isolated quantum system to be negative for the
Gorini-Kossakowski-Sudarshan-Lindblad-type Markovian dynamics of its
subsystem
- Title（参考訳）: ゴリニ-コサコフスキ-スダールシャン-リンドブラド型マルコフ系における有限サイズ孤立量子系の全熱力学的エントロピー生成速度の負の可能性
- Authors: Takaaki Aoki, Yuichiro Matsuzaki, and Hideaki Hakoshima
- Abstract要約: 孤立量子系の全熱力学的エントロピー生成速度について検討する。
系の力学がゴリーニ-コサコフスキー-スダルシャン-リンドブラッド型マルコフマスター方程式(GKSL)によってよく近似されているとしても、全エントロピー生成率は負である。
- 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: We investigate a total thermodynamic entropy production rate of an isolated
quantum system. In particular, we consider a quantum model of coupled harmonic
oscillators in a star configuration, where a central harmonic oscillator
(system) is coupled to a finite number of surrounding harmonic oscillators
(bath). In this model, when the initial state of the total system is given by
the tensor product of the Gibbs states of the system and the bath, every
harmonic oscillator is always in a Gibbs state with a time-dependent
temperature. This enables us to define time-dependent thermodynamic entropy for
each harmonic oscillator and total nonequilibrium thermodynamic entropy as the
summation of them. We analytically confirm that the total thermodynamic entropy
satisfies the third law of thermodynamics. Our numerical solutions show that,
even when the dynamics of the system is well approximated by the
Gorini-Kossakowski-Sudarshan-Lindblad (GKSL)-type Markovian master equation,
the total thermodynamic entropy production rate can be negative, while the
total thermodynamic entropy satisfies the second law of thermodynamics. This
result is a counterexample to the common belief that the total entropy
production rate is non-negative when the system is under the GKSL-type
Markovian dynamics.
- Abstract（参考訳）: 孤立量子系の全熱力学的エントロピー生成速度について検討する。
特に、中心高調波発振器(系)が周囲の有限個の高調波発振器(バス)と結合する恒星構成における結合高調波発振器の量子モデルを考える。
このモデルでは、システムと浴のギブス状態の初期状態がテンソル積によって与えられるとき、全ての高調波発振器は常にギブス状態であり、温度は時間に依存する。
これにより、各調和振動子に対する時間依存熱力学的エントロピーと、それらの和として全非平衡熱力学的エントロピーを定義できる。
熱力学エントロピーが熱力学の第3法則を満たすことを解析的に確認する。
数値解は,gorini-kossakowski-sudarshan-lindblad (gksl) 型マルコフマスター方程式によって系の力学が十分に近似された場合でも,全熱力学的エントロピー生成速度は負であり,全熱力学的エントロピーは熱力学の第2法則を満たすことを示した。
この結果は、系がgksl型マルコフ力学の下では、全エントロピー生成率は非負であるという共通の信念に対する反例である。
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