論文の概要: Universal trade-off between irreversibility and intrinsic timescale in thermal relaxation with applications to thermodynamic inference

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.06428v3
• Date: Fri, 03 Oct 2025 10:59:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-03 05:35:45.901025
• Title: Universal trade-off between irreversibility and intrinsic timescale in thermal relaxation with applications to thermodynamic inference
• Title（参考訳）: 熱緩和における不可逆性と固有の時間スケールの普遍的トレードオフと熱力学推論への応用
• Authors: Ruicheng Bao, Chaoqun Du, Zhiyu Cao, Zhonghuai Hou,
• Abstract要約: 我々は,Kulback-Leibler分散とLogarithmic-Sobolev定数に基づくエントロピー生成率の一般下界を確立する。 熱緩和に適用すると、放散速度と本質緩和時間スケールとの普遍的なトレードオフ関係が明らかになる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.5057035107656733
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We establish a general lower bound for the entropy production rate (EPR) based on the Kullback-Leibler divergence and the Logarithmic-Sobolev constant that characterizes the time-scale of relaxation. This bound can be considered as an enhanced second law of thermodynamics. When applied to thermal relaxation, it reveals a universal trade-off relation between the dissipation rate and the intrinsic relaxation timescale. From this relation, a thermodynamic upper bound on the relaxation time between two given states emerges, acting as an inverse speed limit over the entire time region. We also obtain a quantum version of this upper bound, which is always tighter than its classical counterpart, incorporating an additional term due to decoherence. Remarkably, we further demonstrate that the trade-off relation remains valid for any generally non-Markovian coarse-grained relaxation dynamics, highlighting its significant applications in thermodynamic inference. This trade-off relation is a new tool in inferring EPRs in molecular dynamics simulations and practical experiments.
• Abstract（参考訳）: エントロピー生成速度(EPR)の一般的な下限は、クルバック・リーバーの発散と、緩和の時間スケールを特徴づける対数-ソボレフ定数に基づいている。 この境界は熱力学の強化された第二法則と見なすことができる。 熱緩和に適用すると、放散速度と本質緩和時間スケールとの普遍的なトレードオフ関係が明らかになる。 この関係から、2つの与えられた状態間の緩和時間に関する熱力学的上界が出現し、時間領域全体の逆速度制限として作用する。 また、この上界の量子バージョンも得られるが、これは古典的よりも常に厳密であり、デコヒーレンスによる追加項を取り入れている。 注目すべきことに、トレードオフ関係は一般に非マルコフ的粗粒緩和力学に対して有効であり、熱力学推論におけるその重要な応用を浮き彫りにする。 このトレードオフ関係は、分子動力学シミュレーションおよび実用実験において、EPRを推定するための新しいツールである。

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