論文の概要: Local approach to entropy production in the nonequilibrium dynamics of open quantum systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.01861v1
- Date: Mon, 02 Mar 2026 13:41:42 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-03 19:50:56.892363
- Title: Local approach to entropy production in the nonequilibrium dynamics of open quantum systems
- Title（参考訳）: 開量子系の非平衡力学におけるエントロピー生成への局所的アプローチ
- Authors: Irene Ada Picatoste, Alessandra Colla, Heinz-Peter Breuer,
- Abstract要約: 開系における非平衡量子力学のエントロピー生成速度の局所表現の基本的特徴について論じる。
すべての可能な初期状態に対するエントロピー生成率の正の値は、量子マスター方程式の時間局所生成器の固有値の実部は常に負であることが示される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 41.99844472131922
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: We discuss fundamental features of the local expression for the entropy production rate of the nonequilibrium quantum dynamics of open systems and its relations to memory effects and the spectrum of the generator of the dynamics. Defining the entropy production rate as negative rate of change of the relative entropy with respect to an instantaneous fixed point, it is shown that positivity of the entropy production rate for all possible initial states implies that the real parts of the eigenvalues of the time-local generator for the quantum master equation are always negative. It is further demonstrated that Markovian dynamics, identified as P-divisibility of the quantum dynamical map, implies positivity of entropy production rate, thus providing a kind of generalized second law in the nonequilibrium regime. We also prove by means of the counterexample of a phase covariant quantum master equation that the converse of this statement is not true, i.e., there are non-Markovian dynamics for which the entropy production rate is always positive. Thus, we conclude that the emergence of negative entropy production rates is a sufficient but not necessary condition for non-Markovianity of the quantum dynamics. Finally, we also consider a recently introduced map-based notion of entropy production and show the equivalence between its positivity and Markovianity for general finite-dimensional systems.
- Abstract（参考訳）: 開系における非平衡量子力学のエントロピー生成速度の局所表現の基本的特徴と,その記憶効果と生成体のスペクトルとの関係について論じる。
エントロピー生成率を、瞬間的な固定点に対する相対エントロピーの変化の負の速度として定義すると、全ての可能な初期状態に対するエントロピー生成率の正の値は、量子マスター方程式の時間局所生成器の固有値の実部が常に負であることを示している。
さらに、量子力学写像のP-可分性として同定されたマルコフ力学がエントロピー生成率の正の値を示し、非平衡状態における一般化第二法則の一種を与えることが示されている。
また、位相共変量子マスター方程式の逆例により、この主張の逆は真ではない、すなわちエントロピー生成率が常に正である非マルコフ力学が存在することを証明している。
したがって、負のエントロピー生成率の出現は、量子力学の非マルコビアン性にとって十分だが必要ではない条件であると結論付ける。
最後に、最近導入された写像に基づくエントロピー生成の概念を考察し、一般有限次元系に対するその正則性とマルコビアン性の間の同値性を示す。
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