論文の概要: Thermodynamic analysis of autonomous quantum systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.01272v1
• Date: Sat, 03 Jan 2026 20:07:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-06 16:25:22.157665
• Title: Thermodynamic analysis of autonomous quantum systems
• Title（参考訳）: 自律量子系の熱力学解析
• Authors: Tiago F. F. Santos, Camille Latune,
• Abstract要約: 近年、熱力学の定式化を真の量子設定に拡張する枠組みが導入された。 本稿では,量子システム間の相互作用に関する実験的な状況に対して,そのような枠組みを適用する。 その結果、自律的なフレームワークは量子領域における仕事交換機構の洗練された分析を提供することがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Traditional quantum thermodynamic frameworks associate work to energy exchanges induced by unitary transformations generated by external controls, and heat to energy exchanges induced by bath interaction. Recently, a framework was introduced aiming at extending the thermodynamic formalism to genuine quantum settings, also referred to as autonomous quantum systems: free from external controls, only quantum systems interacting with each other. In this paper, we apply such a thermodynamic framework to common experimental situations of interacting quantum systems. In situations where traditional frameworks detect only heat exchanges, the recent autonomous thermodynamic framework points at work exchanges based on two mechanisms: population inversion and coherence generation / consumption. Such mechanisms are well known in the literature for being related to work expenditure and extraction, in particular in relation with ergotropy, which emphasizes the relevance of the autonomous framework and the limitations of traditional ones. Furthermore, the autonomous framework also identifies a genuine non-unitary mechanism of work exchange related to athermality. %, also pointed out as a resource for work extraction. Finally, in the semi-classical limit, the autonomous framework identifies all energy exchanges as pure work, but distinguishes between local work and interaction energy. Our results show that the autonomous framework provides a refined analysis of work exchange mechanisms in the quantum realm and serves as a consistent approach to analyze thermodynamic processes in realistic quantum devices.
• Abstract（参考訳）: 伝統的な量子力学の枠組みは、外部制御によって生じるユニタリ変換によって引き起こされるエネルギー交換と、バス相互作用によって引き起こされるエネルギー交換と熱を関連付ける。 近年、熱力学の定式化を真の量子設定にまで拡張することを目的としたフレームワークが導入された。 本稿では、このような熱力学の枠組みを、相互作用量子系の一般的な実験状況に適用する。 従来のフレームワークが熱交換のみを検出する場合、最近の自律熱力学フレームワークは、人口の逆転とコヒーレンス生成/消費という2つのメカニズムに基づいて、仕事の交換を指す。 このようなメカニズムは、特に、自律的な枠組みと伝統的な枠組みの限界の関連性を強調するエルゴトロピーに関連して、仕事の支出と抽出に関係していることで、文献でよく知られている。 さらに、自律的なフレームワークは、熱水性に関連する仕事交換の真の非単位的なメカニズムも特定する。 %であり,作業抽出の資源として指摘された。 最後に、半古典的極限において、自律的な枠組みは全てのエネルギー交換を純粋な仕事として識別するが、局所的な仕事と相互作用エネルギーを区別する。 以上の結果から, 自律型フレームワークは, 量子領域における作業交換機構の洗練された解析を提供し, 現実的な量子デバイスにおける熱力学過程を解析するための一貫したアプローチとして機能することがわかった。

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