論文の概要: Statistical Virtual Temperature of Classical and Quantum Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.01286v2
- Date: Wed, 12 Mar 2025 07:13:49 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-13 21:17:52.390753
- Title: Statistical Virtual Temperature of Classical and Quantum Systems
- Title（参考訳）: 古典・量子系の統計的仮想温度
- Authors: Tariq Aziz, Meng-Long Song, Liu Ye, Dong Wang, José J. Gil, Sabre Kais,
- Abstract要約: 本稿では,Gibs Kubo-Martin-Schwinger(KMS)状態のスペクトルから得られた統計的仮想温度の基本的な定義を紹介する。
我々は、フォン・ノイマンエントロピーと統計的仮想温度の間の普遍的な物理的境界がこれらのIPによって制約されることを示した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.6400809555225115
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: In this work, we introduce a foundational definition of statistical virtual temperature, derived from the spectrum of the Gibbs Kubo-Martin-Schwinger (KMS) state and formulated using d-1 indices of purity (IP), where d represents the Hilbert space dimension within the C*-algebra framework. We demonstrate that the universal physical bounds between von Neumann entropy and statistical virtual temperature are constrained by these IPs, which may offer broader applications to quantum systems. Additionally, we geometrize classical optical polarization states of an arbitrary electromagnetic field and provide an interpretation of the quantum Mpemba effect, where a quantum system prepared at a higher statistical virtual temperature relaxes to equilibrium faster than one at a lower temperature. This behavior is explained through a novel concept of temperature-resolved entanglement asymmetry. Additionally, we present a geometric interpretation of the third law of thermodynamics using these entropy-temperature diagrams. Nevertheless, the defined statistical virtual temperature inherently exhibits the third law of thermodynamics. We believe that this work has the potential to significantly advance our understanding of classical polarization theory, quantum information theory, and quantum thermodynamics, and it may establish new connections and insights into these fields.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,Gibs Kubo-Martin-Schwinger(KMS)状態のスペクトルから導かれる統計仮想温度の基本的定義を導入し,C*-代数フレームワーク内のヒルベルト空間次元を表す純度(IP)のd-1指標を用いて定式化した。
我々は、フォン・ノイマンエントロピーと統計的仮想温度の間の普遍的な物理的境界がこれらのIPによって制約されていることを証明し、量子システムへのより広範な応用を提供するかもしれない。
さらに、任意の電磁場の古典的な光偏光状態を測地し、より高い統計的仮想温度で準備された量子系が低い温度で1よりも早く平衡に緩和する量子Mpemba効果の解釈を与える。
この挙動は、温度分解性絡み合い非対称性という新しい概念によって説明される。
さらに、これらのエントロピー-温度図を用いた熱力学の第三法則の幾何学的解釈を示す。
それでも、定義された統計的仮想温度は本質的に熱力学の第3法則を示す。
この研究は古典分極理論、量子情報理論、量子熱力学の理解を著しく前進させる可能性があり、これらの分野への新たなつながりと洞察を確立する可能性があると我々は信じている。
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