論文の概要: Open quantum system dynamics and the mean force Gibbs state
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.01671v2
- Date: Wed, 19 Jan 2022 18:52:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-12 13:59:54.813199
- Title: Open quantum system dynamics and the mean force Gibbs state
- Title（参考訳）: 開量子系ダイナミクスと平均力ギブス状態
- Authors: A. S. Trushechkin, M. Merkli, J. D. Cresser and J. Anders
- Abstract要約: システムの定常状態はまだギブズ状態なのか?
定常状態はどのように相互作用の詳細に依存するのか?
この概要は、量子熱力学、オープン量子システム、メソスコピック物理学、統計物理学、量子光学の幅広い分野の研究者にとって興味深い。
- 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: The dynamical convergence of a system to the thermal distribution, or Gibbs
state, is a standard assumption across all of the physical sciences. The Gibbs
state is determined just by temperature and the system's energies alone. But at
decreasing system sizes, i.e. for nanoscale and quantum systems, the
interaction with their environments is not negligible. The question then
arises: Is the system's steady state still the Gibbs state? And if not, how may
the steady state depend on the interaction details? Here we provide an overview
of recent progress on answering these questions. We expand on the
state-of-the-art along two general avenues: First we take the static
point-of-view which postulates the so-called mean force Gibbs state. This view
is commonly adopted in the field of strong coupling thermodynamics, where
modified laws of thermodynamics and non-equilibrium fluctuation relations are
established on the basis of this modified state. Second, we take the dynamical
point-of-view, originating from the field of open quantum systems, which
examines the time-asymptotic steady state within two paradigms. We describe the
mathematical paradigm which proves return to equilibrium, i.e. convergence to
the mean force Gibbs state, and then discuss a number of microscopic physical
methods, particularly master equations. We conclude with a summary of
established links between statics and equilibration dynamics, and provide an
extensive list of open problems. This comprehensive overview will be of
interest to researchers in the wider fields of quantum thermodynamics, open
quantum systems, mesoscopic physics, statistical physics and quantum optics,
and will find applications whenever energy is exchanged on the nanoscale, from
quantum chemistry and biology, to magnetism and nanoscale heat management.
- Abstract（参考訳）: 系の熱分布(ギブス状態)への動的収束は、すべての物理科学において標準的な仮定である。
ギブス状態は、温度と系のエネルギーだけで決定される。
しかし、ナノスケールや量子システムのようなシステムサイズの縮小では、環境との相互作用は無視できない。
システムの定常状態はまだギブス状態なのか?
もしそうでなければ、定常状態はどのように相互作用の詳細に依存するのか?
ここでは、これらの質問に答える最近の進歩の概要を紹介する。
まず、いわゆる平均力ギブス状態を示す静的な視点を取ります。
この考え方は、熱力学と非平衡揺らぎ関係の修正法則が、この修正状態に基づいて確立される強結合熱力学の分野で広く採用されている。
第二に、2つのパラダイムにおける時間漸近定常状態を調べるオープン量子系の分野を起源とする動的視点を考察する。
平衡への回帰、すなわち平均力ギブス状態への収束を証明する数学的パラダイムを記述し、いくつかの微視的物理的方法、特にマスター方程式について論じる。
最後に静的と平衡ダイナミクスの間の確立されたリンクを要約し、オープン問題の広範なリストを提供する。
この包括的概要は、量子熱力学、オープン量子システム、メソスコピック物理学、統計物理学、量子光学の幅広い分野の研究者にとって興味を持ち、量子化学や生物学から磁気学やナノスケールの熱管理まで、ナノスケールでエネルギーが交換されるたびに応用が見つかる。
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