論文の概要: A refined thermodynamic analysis of nonsecular master equations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.13504v1
• Date: Thu, 11 Jun 2026 15:52:40 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-12 15:55:27.896632
• Title: A refined thermodynamic analysis of nonsecular master equations
• Title（参考訳）: 非分子マスター方程式の洗練された熱力学解析
• Abstract要約: 非分子マスター方程式に対する統一的で一貫した熱力学の枠組みを構築する。 世俗マスター方程式とは異なり、2つのエントロピー生成速度は、消滅しない定常コヒーレンスの存在により異なることを示す。 我々は、量子状態におけるマルコフ力学の熱力学図を明確化し、完成する簡単な例でこの結果を説明する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present a systematic thermodynamic analysis of nonsecular master equations. We consider master equations resulting either from the partial secular and the geometric-arithmetic approximations, two approximations ensuring the positivity of the system's dynamics when some of its transition frequencies are too small to enable the full secular approximation. Both cause the system to relax towards a steady state which is not the Gibbs state of its bare Hamiltonian. Nonetheless, we build a unified, consistent thermodynamic framework for those dynamics. Starting from a microscopic expression of the second law based on system-environment correlations, we employ a systematic perturbation theory to preserve the positivity of the second law despite the approximations done on the dynamics. We show that, in spite of the weak system-bath coupling, the system-bath interaction energy participates to the energy balance, as well as the Lamb-shift. Those extra contributions give rise to work performed by the system on the bath when the former is out of equilibrium. We compare this microscopic entropy production with the definition based on the contractivity of the reduced system dynamics (Spohn inequality). We show that, unlike for secular master equations, the two entropy production rates differ because of the presence of non-vanishing stationary coherences in the energy eigenbasis. However, in the case of a single thermal bath, the difference is purely transient, and no work can be cyclically extracted from the steady-state despite its non-Gibbs form. Finally, we illustrate our results with a simple example, clarifying and completing the thermodynamic picture of Markovian dynamics in the quantum regime.
• Abstract（参考訳）: 非分子マスター方程式の系統的熱力学解析について述べる。 我々は、部分的世俗近似と幾何近似のいずれから生じるマスター方程式を、遷移周波数のいくつかが小さすぎるときに系の力学の正の値を保証する2つの近似とみなす。 どちらも、システムは、その素ハミルトニアンのギブス状態ではない定常状態へ緩和する。 それでも、これらのダイナミクスのための統一的で一貫した熱力学フレームワークを構築します。 システム環境相関に基づく第2法則の微視的表現から始め, 力学の近似にもかかわらず第2法則の肯定性を維持するために, 体系的摂動理論を用いた。 システムバス結合の弱いにもかかわらず、システムバス相互作用エネルギーはエネルギー収支やラムシフトに関与する。 これらの余分な貢献は、前者が平衡状態にあるときに浴槽でシステムによって実行される仕事を引き起こす。 我々は、この微視的エントロピー生成と、還元された系力学(スポン不等式)の収縮率に基づく定義を比較する。 世俗的マスター方程式とは異なり、2つのエントロピー生成速度はエネルギー固有基底に非消滅定常コヒーレンスが存在するために異なることを示す。 しかし、単一熱浴の場合、その差は純粋に過渡的であり、非ギブズ型であるにもかかわらず定常状態から循環的に取り出すことはできない。 最後に、量子状態におけるマルコフ力学の熱力学図を明確化し、完成する簡単な例で結果を説明する。

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