論文の概要: The asymptotic emergence of the Second Law for a repeated charging process

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.05339v1
• Date: Mon, 12 Sep 2022 15:50:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-26 22:12:31.827296
• Title: The asymptotic emergence of the Second Law for a repeated charging process
• Title（参考訳）: 繰り返し充電過程における第2法則の漸近的出現
• Authors: Marcin {\L}obejko, Pawe{\l} Mazurek, Micha{\l} Horodecki
• Abstract要約: 循環」の真の意味を解き、汎用量子電池の第二法則を定式化する。 パラダイムとして,同一のシステムと繰り返し対話するバッテリで構成されるマシンを提案する。 電池のエルゴトロピーは、システムが非パッシブ状態にある場合に限って、無期限に増加する可能性がある。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.11719282046304676
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In one of its versions, the Second Law states: "It is impossible to construct an engine which will work in a complete cycle, and produces no effect except the raising of a weight and cooling of a heat reservoir." While the Second Law is considered as one of the most robust laws of Nature, it is still challenging how to interpret it in a fully quantum domain. Here we unpack the true meaning of the "cyclicity" and formulate the Second Law for a generic quantum battery via its asymptotic properties of a charging process rather than in terms of a single cycle. As a paradigm, we propose a machine consisting of a battery that repeatedly interacts with identically prepared systems. We then propose the Second Law in the form: The ergotropy of the battery may increase indefinitely if and only if systems are in a non-passive state. One of the most interesting features of this new formulation is the appearance of the passive states that naturally generalize the notion of the heat bath. In this paper, we provide a handful of results that supports this formulation for diagonal systems. Interestingly, our methodology meets a well-known theory of Markov chains, according to which we classify the general charging processes based on the passivity/non-passivity of charging systems. In particular, the adopted mathematics allows us to distinguish a subtle asymptotic difference between the indefinite increase of the battery's energy (induced by the maximally mixed states) and of ergotropy (induced by the non-passive states) in terms of the so-called null-recurrent versus transient Markov chains.
• Abstract（参考訳）: その1つのバージョンでは、第2法則は「完全なサイクルで動くエンジンを構築することは不可能であり、重量の上昇と熱貯水池の冷却以外の効果は生じない」と述べている。 第二法則は自然の最も堅牢な法則の一つと考えられているが、完全に量子領域で解釈する方法はまだ難しい。 ここでは「周期性」の真の意味を解き、単一のサイクルというよりは充電過程の漸近的性質を通じて一般量子電池の第二法則を定式化する。 パラダイムとして,同一のシステムと繰り返し対話するバッテリで構成されるマシンを提案する。 電池のエルゴトロピーが無期限に増加する可能性があるのは、システムが非パッシブ状態にある場合に限りである。 この新定式化の最も興味深い特徴の1つは、自然に熱浴の概念を一般化する受動的状態の出現である。 本稿では, 対角系に対するこの定式化を支援するために, 少数の結果を提供する。 興味深いことに、我々の手法はマルコフ連鎖の理論に合致し、電荷系の相似性/非相似性に基づいて一般的な電荷過程を分類する。 特に、適用された数学によって、電池のエネルギー(最大混合状態によって誘導される)とエルゴトロピー(非通過状態によって誘導される)の非定義的な増加と、いわゆるヌルリカレント対過渡マルコフ連鎖との微妙な漸近的な差を区別することができる。

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