論文の概要: Quantum and classical contributions to entropy production in fermionic
and bosonic Gaussian systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.12749v2
- Date: Fri, 24 Mar 2023 15:00:02 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-27 11:23:25.079242
- Title: Quantum and classical contributions to entropy production in fermionic
and bosonic Gaussian systems
- Title（参考訳）: フェルミオン系およびボソニックガウス系におけるエントロピー生成に対する量子的および古典的貢献
- Authors: Krzysztof Ptaszynski, Massimiliano Esposito
- Abstract要約: エントロピー生成は熱力学過程の不可逆性を特徴づける重要な量です
フェルミオンの場合、エントロピー生成はパリティ選択則によりほとんど量子的であることを示す。
ボソニック系では、ガウス測度によってはるかに多くの相関がアクセス可能である。
- 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: As previously demonstrated, the entropy production - a key quantity
characterizing the irreversibility of thermodynamic processes - is related to
generation of correlations between degrees of freedom of the system and its
thermal environment. This raises the question of whether such correlations are
of a classical or quantum nature, namely, whether they are accessible through
measurements. We address this problem by considering fermionic and bosonic
Gaussian systems. We show that for fermions the entropy production is mostly
quantum due to the parity superselection rule which restricts the set of
physically allowed measurements to projections on the Fock states, thus
significantly limiting the amount of classically accessible correlations. In
contrast, in bosonic systems a much larger amount of correlations can be
accessed through Gaussian measurements. Specifically, while the quantum
contribution may be important at low temperatures, in the high temperature
limit the entropy production corresponds to purely classical position-momentum
correlations. Our results demonstrate an important difference between fermionic
and bosonic systems regarding the existence of a quantum-to-classical
transition in the microscopic formulation of the entropy production. They also
show that entropy production can be mainly caused by quantum correlations even
in the weak coupling limit, which admits a description in terms of classical
rate equations for state populations, as well as in the low particle density
limit, where the transport properties of both bosons and fermions converge to
those of classical particles.
- Abstract（参考訳）: 前述したように、熱力学過程の不可逆性を特徴づける重要な量であるエントロピー生成は、系の自由度と熱環境の間の相関関係の生成に関係している。
これは、そのような相関が古典的か量子的か、すなわち測定によってアクセス可能であるかという疑問を提起する。
フェルミオン系とボソニックガウス系を考えることでこの問題に対処する。
フェルミオンの場合、エントロピー生成は、物理的に許容される測定のセットをフォック状態の射影に制限し、古典的にアクセス可能な相関の量を大幅に制限するパリティ超選択規則により、ほとんど量子的であることを示す。
対照的に、ボソニック系では、ガウス測度によってはるかに多くの相関がアクセス可能である。
具体的には、量子寄与は低温では重要であるが、高温ではエントロピー生成は純粋に古典的な位置-運動量相関に対応する。
本研究は, エントロピー生成の微視的定式化における量子-古典遷移の存在に関して, フェルミオン系とボソニック系の重要な違いを示した。
また、エントロピー生成は、弱いカップリング限界においても主に量子相関によって引き起こされる可能性があり、これは状態人口の古典的な速度方程式や、ボソンとフェルミオンの輸送特性が古典的な粒子のそれと収束する低粒子密度限界において記述される。
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