論文の概要: Quantum collisional thermostats
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.10620v2
- Date: Tue, 30 Nov 2021 17:18:39 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-14 01:27:58.209307
- Title: Quantum collisional thermostats
- Title（参考訳）: 量子衝突型サーモスタット
- Authors: Jorge Tabanera, Ines Luque, Samuel L. Jacob, Massimiliano Esposito,
Felipe Barra, Juan M.R. Parrondo
- Abstract要約: 衝突型貯水池はオープン量子システムをモデル化するための主要なツールである。
一次元および平らな相互作用ポテンシャルに対する問題の形式解を示す。
次に、これらの対称性を保存する散乱マップの2つの近似を導入し、その結果、系を熱化する。
- 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: Collisional reservoirs are becoming a major tool for modelling open quantum
systems. In their simplest implementation, an external agent switches on, for a
given time, the interaction between the system and a specimen from the
reservoir. Generically, in this operation the external agent performs work onto
the system, preventing thermalization when the reservoir is at equilibrium. One
can recover thermalization by considering an autonomous global setup where the
reservoir particles colliding with the system possess a kinetic degree of
freedom. The drawback is that the corresponding scattering problem is rather
involved. Here, we present a formal solution of the problem in one dimension
and for flat interaction potentials. The solution is based on the transfer
matrix formalism and allows one to explore the symmetries of the resulting
scattering map. One of these symmetries is micro-reversibility, which is a
condition for thermalization. We then introduce two approximations of the
scattering map that preserve these symmetries and, consequently, thermalize the
system. These relatively simple approximate solutions constitute models of
quantum thermostats and are useful tools to study quantum systems in contact
with thermal baths. We illustrate their accuracy in a specific example, showing
that both are good approximations of the exact scattering problem even in
situations far from equilibrium. Moreover, one of the models consists of the
removal of certain coherences plus a very specific randomization of the
interaction time. These two features allow one to identify as heat the energy
transfer due to switching on and off the interaction. Our results prompt the
fundamental question of how to distinguish between heat and work from the
statistical properties of the exchange of energy between a system and its
surroundings.
- Abstract（参考訳）: 衝突貯水池は、オープン量子系をモデル化する主要なツールになりつつある。
最も単純な実装では、外部のエージェントが所定の時間、貯水池からのシステムと標本の間の相互作用をスイッチする。
この操作では、外部剤がシステムに作用し、貯水池が平衡状態にあるときの熱化を防止する。
システムと衝突する貯水池粒子が運動学的な自由度を持つ自律的なグローバルセットアップを考えることで熱化を回復することができる。
欠点は、対応する散乱問題はむしろ関係していることである。
ここでは、一次元および平らな相互作用ポテンシャルに対する問題の正式な解を示す。
この解は移動行列形式に基づいており、結果として生じる散乱写像の対称性を探索することができる。
これらの対称性の1つは、熱分解の条件である微小可逆性である。
次に、これらの対称性を保存する散乱マップの2つの近似を導入し、その結果、系を熱化する。
これらの比較的単純な近似解は、量子サーモスタットのモデルを構成し、熱浴と接触する量子系を研究するのに有用なツールである。
それらの精度を具体例で示し, 平衡から遠く離れた状況においても, 厳密な散乱問題のよい近似であることを示す。
さらに、モデルの1つは、特定のコヒーレンスを取り除くことと、相互作用時間の非常に特定のランダム化からなる。
これらの2つの特徴は、相互作用のオンオフによってエネルギー移動が熱されることを示す。
この結果は、熱と仕事の区別方法と、システムとその周辺におけるエネルギー交換の統計的性質の基本的な問題を引き起こす。
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