論文の概要: Thermodynamic consistency of quantum master equations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.05719v1
• Date: Tue, 12 Jul 2022 17:39:54 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-05 09:30:01.139089
• Title: Thermodynamic consistency of quantum master equations
• Title（参考訳）: 量子マスター方程式の熱力学的一貫性
• Authors: Ariane Soret, Vasco Cavina and Massimiliano Esposito
• Abstract要約: 変動する第2法則は一般化量子詳細バランス条件(GQDB)として記述できることを示す。 エネルギー保存が平均でのみ必要とされる場合、非ギブシアン定常状態のQMEは一定レベルの熱力学的一貫性を維持することができる。
• 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: Starting from a microscopic system-baths description, we derive the general conditions for a time-local quantum master equation (QME) to satisfy the first and second law of thermodynamics at the fluctuating level. Using counting statistics, we show that the fluctuating second law can be rephrased as a Generalized Quantum Detailed Balance condition (GQDB), i.e., a symmetry of the time-local generators which ensures the validity of the fluctuation theorem. When requiring in addition a strict system-bath energy conservation, the GQDB reduces to the usual notion of detailed balance which ensures QMEs with Gibbsian steady states. However, if energy conservation is only required on average, QMEs with non Gibbsian steady states can still maintain a certain level of thermodynamic consistency. Applying our theory to commonly used QMEs, we show that the Redfield equation breaks the GQDB, and that some recently derived approximation schemes based on the Redfield equation (which hold beyond the secular approximation and allow to derive a QME of Lindblad form) satisfy the GQDB and the average first law. We find that performing the secular approximation is the only way to ensure the first and second law at the fluctuating level.
• Abstract（参考訳）: 微視的システムバス記述から始まり、時間局所量子マスター方程式(qme)の一般条件を導出し、変動レベルにおける熱力学の第1および第2法則を満たす。 計数統計を用いて、変動する第二法則を一般化量子詳細なバランス条件(gqdb)、すなわちゆらぎ定理の妥当性を保証する時間-局所生成器の対称性として再現できることを示す。 厳密なシステムベイトエネルギー保存を必要とする場合、gqdbはギブス定常状態のqmesを保証する詳細なバランスの概念に還元される。 しかし、エネルギー保存が平均でのみ必要とされる場合、非ギブシアン定常状態のQMEは一定の熱力学的一貫性を維持することができる。 我々の理論を一般的なQMEに適用すると、レッドフィールド方程式がGQDBを破り、レッドフィールド方程式に基づく最近導出された近似スキームが(世俗近似を超越し、リンドブラッド形式のQMEを導出できる)GQDBと平均第一法則を満たすことが示される。 世俗近似を行うことは、変動レベルにおいて第一法則と第二法則を確実にする唯一の方法である。

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