論文の概要: Recovery of the second law in fully quantum thermodynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.05642v1
- Date: Tue, 07 Oct 2025 07:42:38 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-08 17:57:08.142871
- Title: Recovery of the second law in fully quantum thermodynamics
- Title（参考訳）: 完全量子熱力学における第二法則の回復
- Authors: Naoto Shiraishi, Ryuji Takagi,
- Abstract要約: 熱力学における状態変換性は熱力学の第2法則によって完全に特徴づけられることを示す。
我々は, 量子コヒーレンスを持つ量子状態が, 相関触媒による熱操作によって別の量子状態に変換可能であるか否かを, 自由エネルギー順序付けによって完全に決定できることを証明した。
- 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: Quantum thermodynamics investigates how robust the second law of thermodynamics serves as the unique fundamental law in the small quantum world. To tackle this problem, the quantum coherence constitutes a major difficulty of investigations, which provides severe constraints hindering the recovery of a single thermodynamic potential. Here we solve this long-standing problem of quantum information theory by revealing that the state convertibility under thermal operations is fully characterized by the second law of thermodynamics. Specifically, we prove that whether a quantum state with quantum coherence is convertible to another by a thermal operation with a correlated catalyst is completely determined by the free energy ordering. Unlike previous attempts, our setting does not resort to any additional external coherent assist, providing a faithful operational characterization of thermodynamic state transformation.
- Abstract（参考訳）: 量子熱力学(Quantum thermodynamics)は、量子力学の第2法則が、小さな量子世界におけるユニークな基本法則としていかに頑健であるかを研究する。
この問題に対処するため、量子コヒーレンスは、単一の熱力学ポテンシャルの回復を妨げる厳しい制約を与える調査の大きな困難を構成する。
ここでは、熱力学の第2法則によって、熱演算による状態変換性が完全に特徴づけられることを明らかにすることにより、この長年にわたる量子情報理論の問題を解決する。
具体的には, 量子コヒーレンスをもつ量子状態が, 相関触媒による熱操作によって別の量子状態に変換可能であるか否かを, 自由エネルギー順序付けによって完全に決定できることを示す。
これまでの試みとは異なり、我々の設定は外部コヒーレントアシストに頼らず、熱力学状態変換の忠実な操作特性を提供する。
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