論文の概要: Entropy production in the mesoscopic-leads formulation of quantum thermodynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.12513v2
- Date: Tue, 27 Aug 2024 21:18:43 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-29 21:19:05.226239
- Title: Entropy production in the mesoscopic-leads formulation of quantum thermodynamics
- Title（参考訳）: 量子熱力学のメソスコピックリーズ定式化におけるエントロピー生成
- Authors: Artur M. Lacerda, Michael J. Kewming, Marlon Brenes, Conor Jackson, Stephen R. Clark, Mark T. Mitchison, John Goold,
- Abstract要約: 熱浴と強く結合したシステムのエントロピー生成は、量子熱力学とメソスコピック物理学の中核的な問題である。
近年、メソスコピック・リード・アプローチは、複数の熱浴と強く結合した量子系を研究するための強力な方法として出現している。
一つの浴槽に結合したシステムは, 埋没時の熱的固定点を示すことを数値的に示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Understanding the entropy production of systems strongly coupled to thermal baths is a core problem of both quantum thermodynamics and mesoscopic physics. While there exist many techniques to accurately study entropy production in such systems, they typically require a microscopic description of the baths, which can become numerically intractable to study for large systems. Alternatively an open-systems approach can be employed with all the nuances associated with various levels of approximation. Recently, the mesoscopic leads approach has emerged as a powerful method for studying such quantum systems strongly coupled to multiple thermal baths. In this method, a set of discretised lead modes, each locally damped, provide a Markovian embedding. Here we show that this method proves extremely useful to describe entropy production of a strongly coupled open quantum system. We show numerically, for both non-interacting and interacting setups, that a system coupled to a single bath exhibits a thermal fixed point at the level of the embedding. This allows us to use various results from the thermodynamics of quantum dynamical semi-groups to infer the non-equilibrium thermodynamics of the strongly coupled, non-Markovian central systems. In particular, we show that the entropy production in the transient regime recovers the well established microscopic definitions of entropy production with a correction that can be computed explicitly for both the single- and multiple-lead cases.
- Abstract（参考訳）: 熱浴と強く結合した系のエントロピー生成を理解することは、量子熱力学とメソスコピック物理学の双方の核となる問題である。
このようなシステムでエントロピー生産を正確に研究する技術は数多く存在するが、一般的には浴槽の微細な記述が必要であり、大規模なシステムの研究には数値的に難解になる。
あるいは、様々なレベルの近似に関連するすべてのニュアンスに、オープンシステムアプローチを適用することもできる。
近年、メソスコピック・リード・アプローチは、複数の熱浴と強く結合した量子系を研究するための強力な方法として出現している。
この方法では、離散化されたリードモードの集合は、それぞれ局所的に減衰し、マルコフの埋め込みを提供する。
ここでは,この手法が強結合なオープン量子系のエントロピー生成を記述するのに極めて有用であることを示す。
我々は,非相互作用系と相互作用系の両方において,単一の浴槽に結合した系が埋め込みのレベルで熱的固定点を示すことを数値的に示す。
これにより、量子力学半群の熱力学から様々な結果を用いて、強結合された非マルコフ中心系の非平衡熱力学を推測することができる。
特に、過渡的な状態におけるエントロピー生成は、単項および複数項の場合に明示的に計算できる補正により、よく確立されたエントロピー生成の顕微鏡的定義を復元することを示した。
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