論文の概要: Quantum Thermodynamic Uncertainty Relations, Generalized Current
Fluctuations and Nonequilibrium Fluctuation-Dissipation Inequalities
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.09849v2
- Date: Mon, 25 Jul 2022 12:21:49 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-08 18:49:21.243932
- Title: Quantum Thermodynamic Uncertainty Relations, Generalized Current
Fluctuations and Nonequilibrium Fluctuation-Dissipation Inequalities
- Title（参考訳）: 量子熱力学的不確かさ関係、一般化電流ゆらぎ、非平衡ゆらぎ散逸不等式
- Authors: Daniel Reiche, Jen-Tsung Hsiang, Bei-Lok Hu
- Abstract要約: 熱力学不確実性関係(TURs)は、非平衡系の熱力学に対処するためのツールボックスにおいて、数少ない広義かつ基本的な関係の1つである。
非平衡条件下でのTURが量子不確実性原理と変動散逸不等式(FDI)にどのように根ざしているかを示す。
- 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: Thermodynamic uncertainty relations (TURs) represent one of the few
broad-based and fundamental relations in our toolbox for tackling the
thermodynamics of nonequilibrium systems. One form of TUR quantifies the
minimal energetic cost of achieving a certain precision in determining a
nonequilibrium current. In this initial stage of our research program, our goal
is to provide the quantum theoretical basis of TURs using microphysics models
of linear open quantum systems where it is possible to obtain exact solutions.
In paper [Dong \textit{et al.}, Entropy {\bf 24}, 870 (2022)], we show how TURs
are rooted in the quantum uncertainty principles and the
fluctuation-dissipation inequalities (FDI) under fully nonequilibrium
conditions. In this paper, we shift our attention from the quantum basis to the
thermal manifests. Using a microscopic model for the bath's spectral density in
quantum Brownian motion studies, we formulate a ``thermal'' FDI in the quantum
nonequilibrium dynamics which is valid at high temperatures. This brings the
quantum TURs we derive here to the classical domain and can thus be compared
with some popular forms of TURs. In the thermal-energy-dominated regimes, our
FDIs provide better estimates on the uncertainty of thermodynamic quantities.
Our treatment includes full back-action from the environment onto the system.
As a concrete example of the generalized current, we examine the energy flux or
power entering the Brownian particle and find an exact expression of the
corresponding current-current correlations. In so doing, we show that the
statistical properties of the bath and the causality of the system+bath
interaction both enter into the TURs obeyed by the thermodynamic quantities.
- Abstract（参考訳）: 熱力学不確実性関係(TUR)は、非平衡系の熱力学に対処するためのツールボックスにおいて、数少ない広義かつ基本的な関係の1つである。
TURの一形態は、非平衡電流を決定する際の一定の精度を達成するための最小エネルギーコストを定量化する。
この研究プログラムの初期段階では, 完全解を得ることが可能な線形開量子システムの微物理モデルを用いてtursの量子論的基礎を提供することが目的である。
論文では [Dong \textit{et al]。
エントロピー {\bf 24}, 870 (2022)] では、完全非平衡条件下での量子不確実性原理とゆらぎ散逸不等式(fdi)にturがどのように根ざしているかを示す。
本稿では,量子基底から熱マニフェストへ注目を移す。
量子ブラウン運動研究における浴槽のスペクトル密度の顕微鏡モデルを用いて、高温で有効な量子非平衡力学における「熱的」FDIを定式化する。
これにより、ここで導かれる量子 TUR は古典的領域に導かれるので、いくつかの一般的な TUR 形式と比較することができる。
熱エネルギー支配系では,熱力学量の不確かさについてより優れた推定を行う。
私たちの治療には、環境からシステムへの完全なバックアクションが含まれます。
一般化電流の具体例として、ブラウン粒子へのエネルギー流束や電力を調べ、対応する電流-電流相関の正確な表現を求める。
このようにして, 浴槽の統計的性質とシステム+バス相互作用の因果性は熱力学的量に従属するTURに侵入することを示した。
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