論文の概要: Catalytic quantum thermodynamics beyond additivity and reduced-state monotones
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.21509v1
- Date: Thu, 23 Apr 2026 10:12:32 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-24 14:40:06.438307
- Title: Catalytic quantum thermodynamics beyond additivity and reduced-state monotones
- Title（参考訳）: 添加性および還元状態モノトンを超える触媒量子熱力学
- Authors: Ali Can Günhan, Onur Pusuluk, Thomas Oikonomou, G. Baris Bagci,
- Abstract要約: 非添加性は非相関アクセシビリティにおいて熱力学的に有意であることを示す。
以上の結果から,非添加性は非相関アクセシビリティにおいて熱力学的に有用であることが示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1666234644810893
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The generalized second laws of quantum thermodynamics are usually formulated in terms of Rényi divergences and the associated family of generalized free energies. In catalytic thermal transformations, this framework typically certifies the existence of a suitable catalyst but does not make the catalytic contribution explicit in the resulting system-level inequalities. Here we develop a complementary formulation based on non-additive divergences, whose pseudo-additive structure yields a family of generalized free energies with an explicit catalyst-dependent correction term. For uncorrelated catalytic thermal transformations, we show that this leads to non-additive second-law relations that make the catalytic contribution explicit and provide nontrivial constraints on admissible catalysts when the catalyst is returned only approximately. We also analyze correlated catalytic thermal transformations and show, through explicit finite-dimensional examples, that reduced-state data are generally insufficient to characterize thermodynamic accessibility: the thermo-majorization behavior of the joint transformation can change while the system and catalyst marginals remain fixed, and even states with identical marginals and the same mutual information can exhibit different thermo-majorization accessibility. Our results show that non-additivity can be thermodynamically informative in uncorrelated catalysis, whereas correlated catalysis generally requires a genuinely joint-state-sensitive description beyond reduced-state monotones.
- Abstract（参考訳）: 一般化された量子熱力学の第2の法則は、通常、レニイの発散と一般化された自由エネルギーの族によって定式化される。
触媒熱変換では、この枠組みは典型的には適切な触媒の存在を証明しているが、結果として生じるシステムレベルの不等式に触媒の寄与を明示するものではない。
ここでは, 擬加法構造が触媒依存補正項を持つ一般化自由エネルギーの族を生成する非付加散逸に基づく相補的定式化を開発する。
非相関な触媒熱変換では、これは触媒の寄与を明確にし、触媒がほぼ返却されるときに許容される触媒に非自明な制約を与える非付加的な第二法則関係をもたらすことを示す。
また, 相関した触媒熱変換を解析した結果, 熱力学的アクセシビリティの指標として, 熱力学的アクセシビリティの指標として還元状態データが不十分であることが明らかにされた。
以上の結果から,非添加性は非相関触媒反応において熱力学的に有用であることが示唆された。
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