論文の概要: Restoring Landauer's Principle for Unitarily Transformed Thermal Reservoirs

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.04552v1
• Date: Wed, 04 Feb 2026 13:43:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-05 19:45:11.547898
• Title: Restoring Landauer's Principle for Unitarily Transformed Thermal Reservoirs
• Title（参考訳）: 単位変成熱貯留層に対するランダウアーの回復原理
• Authors: Hao Xu,
• Abstract要約: ランダウアーの原理は、熱貯水池を圧縮熱状態(STS)に置き換えたときに破られるように見える このような一元化熱状態に対する原理の形式的拡張を導入する。 また、非平衡および相対論的な設定で量子熱力学を解析するための堅牢なツールも提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.040866888873209
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Landauer's principle, a cornerstone of quantum information and thermodynamics, appears to be violated when the thermal reservoir is replaced by a squeezed thermal state (STS). We introduce a formal extension of the principle to such unitarily transformed thermal states. By defining an effective Hamiltonian, we rigorously establish a generalized Landauer inequality, which naturally reduces to the standard case for an ordinary thermal reservoir as a special instance. The framework further yields a consistent definition of entropy production and a proof of its non-negativity. We illustrate its utility by studying an arbitrarily moving Unruh-DeWitt detector coupled to a quantum field initially prepared in the STS. Using perturbation theory, we compute the entropy production explicitly, confirming its positivity. As a result of the symmetry breaking induced by the unitary transformation, it depends on both the proper time interval and the absolute spacetime position. Our work resolves the apparent violation of Landauer's principle with STSs. It also provides a robust tool for analyzing quantum thermodynamics in non-equilibrium and relativistic settings, with potential implications for quantum thermal machines and information protocols.
• Abstract（参考訳）: ランドーアーの原理は、量子情報と熱力学の基盤であり、熱貯水池が圧縮された熱状態(STS)に置き換えられた時に破られるように見える。 このような一元化熱状態に対する原理の形式的拡張を導入する。 実効ハミルトニアンを定義することによって、一般化されたランダウアーの不等式を厳格に確立し、自然に通常の熱貯水池の標準ケースに還元する。 この枠組みはさらにエントロピー生成の一貫した定義と、その非負性性の証明を与える。 STSで最初に準備された量子場に結合した任意に動くUnruh-DeWitt検出器について検討することによって,その有用性を説明する。 摂動理論を用いてエントロピー生成を明示的に計算し、その肯定性を確認する。 一元変換によって誘導される対称性の破れの結果、それは適切な時間間隔と絶対時空位置の両方に依存する。 我々の研究は、ランダウアーの原理とSTSとの明らかな違反を解決する。 また、量子熱力学を非平衡および相対論的設定で分析するための堅牢なツールを提供し、量子熱マシンや情報プロトコルに潜在的に影響を及ぼす可能性がある。

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