論文の概要: Asymmetries of thermal processes in open quantum systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.19829v1
• Date: Fri, 28 Jun 2024 11:07:21 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-01 17:00:05.734388
• Title: Asymmetries of thermal processes in open quantum systems
• Title（参考訳）: 開量子系における熱過程の対称性
• Authors: Álvaro Tejero, Rafael Sánchez, Laiachi El Kaoutit, Daniel Manzano, Antonio Lasanta,
• Abstract要約: 非平衡量子熱力学における興味深い現象は、熱過程の非対称性である。 熱平衡に対する自由緩和は, 系の温度が上昇(加熱)するか, あるいは低下(冷却)するかによって, 本質的に異なる経路を辿ることが示されている。 我々の理論は情報幾何学理論に基づく最近開発された熱キネマティクスを用いて実証されている。
• 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: An intriguing phenomenon in non-equilibrium quantum thermodynamics is the asymmetry of thermal processes. Relaxation to thermal equilibrium is the most important dissipative process, being a key concept for the design of heat engines and refrigerators, contributing to the study of foundational questions of thermodynamics, and being relevant for quantum computing through the process of algorithmic cooling. Despite the importance of this kind of processes, their dynamics are far from being understood. We show that the free relaxation to thermal equilibrium follows intrinsically different paths depending on whether the temperature of the system increases (heating up) or decreases (cooling down), being faster in the first case. Our theory is exemplified using the recently developed thermal kinematics based on information geometry theory, utilizing three prototypical examples: a quantum two-level system, the quantum harmonic oscillator, and a trapped quantum Brownian particle, including both analytic results and numerical simulations. For this, we have extended the thermal kinematic approach to open quantum systems. Additionally, we offer a simple theoretical explanation in the case of a two level system and a more general picture for the other two systems based on the spectral decomposition of the Liouvillian and the spectral gap of reciprocal processes.
• Abstract（参考訳）: 非平衡量子熱力学における興味深い現象は、熱過程の非対称性である。 熱平衡の緩和は最も重要な散逸過程であり、熱エンジンや冷凍機の設計において重要な概念であり、熱力学の基礎的な問題の研究に寄与し、アルゴリズム冷却のプロセスを通じて量子コンピューティングに関係している。 この種のプロセスの重要性にもかかわらず、それらのダイナミクスは理解されていない。 熱平衡に対する自由緩和は, 系の温度が上昇(加熱)するか, あるいは低下(冷却)するかによって, 本質的に異なる経路を辿ることが示される。 我々の理論は、情報幾何学理論に基づく最近開発された熱キネマティクスを用いて、量子二レベル系、量子調和振動子、および、解析結果と数値シミュレーションの両方を含む捕捉された量子ブラウン粒子の3つの原型例を用いて実証されている。 このために、開量子系への熱キネマティックなアプローチを拡張した。 さらに、2レベル系の場合の単純な理論的説明と、他の2つの系のより一般的な図は、リウビリアンのスペクトル分解と相互過程のスペクトルギャップに基づくものである。

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