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量子热力学

量子热力学[1] [2]是指关于热力学量子力学这两门相互独立的物理理论间的关系的研究领域。热力学和量子力学都讨论有关光和物质的物理现象。 1905 年,阿尔伯特·爱因斯坦提出,热力学电磁学[3]之间应该保持一致,由此得出了光的量子化理论,给出了 的关系;该论文是量子理论的曙光。几十年过去,量子理论已经建立在另一套独立的规则之上。 [4]而目前,量子热力学解决了热力学定律怎样从量子力学中导出的。相比于量子统计力学,量子热力学强调从平衡态脱离的动态过程,并且试图建立能使量子热力学适用于单个量子系统的理论。

动态观点

量子热力学与开放量子系统英语open quantum system密切相关。[5] 量子热力学用量子力学在热力学中引入动态演化,从而为有限时间热力学奠基。 它的主要假设是把整个世界看作闭系,从而其时间演化决定于由总哈密顿量生成的幺正变换。 在热浴模型下,组合系统的总哈密顿量可以分解为:

 

其中   是系统的哈密顿量,   是热浴的哈密顿量,   是系统与热浴的相互作用项。 系统的状态由下列组合系统与热浴的偏迹给出:  。 系统的动力学通常只需要用系统算符描述,与此等价,也可以用约化的动力学描述整个系统的动力学。 假设系统的动力学具有马尔可夫性质,那么开放量子系统的基本运动方程就是Linblad方程英语Lindblad equation (GKLS):[6][7]

 

其中   这一部分是一个 (厄密的) 哈密顿量 ,而  是:  

参见

  • 熱量子場論
  • 量子統計力學英语Quantum statistical mechanics

参考

  1. ^ [1] (页面存档备份,存于互联网档案馆) Deffner, Sebastian and Campbell, Steve. "Quantum Thermodynamics: An introduction to the thermodynamics of quantum information" Morgan & Claypool Publishers (2019), doi.org/10.1088/2053-2571/ab21c6
  2. ^ Binder, F., Correa, L.A., Gogolin, C., Anders, J. and Adesso, G., 2019. Thermodynamics in the Quantum Regime. Fundamental Theories of Physics (Springer, 2018).
  3. ^ Einstein, A. Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt. Annalen der Physik. 1905, 322 (6): 132–148 [2021-09-29]. doi:10.1002/andp.19053220607. (原始内容于2022-12-12) (德语). 
  4. ^ Feyerabend, Paul. Review of John von Neumann, Mathematical Foundations of Quantum Mechanics, translated from the German edition by Robert T. Beyer, Princeton: Princeton University Press, 1955 (1958). Physics and Philosophy. Cambridge: Cambridge University Press. : 294–298. 
  5. ^ Kosloff, Ronnie. Quantum Thermodynamics: A Dynamical Viewpoint. Entropy. 2013-05-29, 15 (12): 2100–2128. Bibcode:2013Entrp..15.2100K. ISSN 1099-4300. arXiv:1305.2268 . doi:10.3390/e15062100 . 
  6. ^ Lindblad, G. On the generators of quantum dynamical semigroups. Communications in Mathematical Physics. 1976, 48 (2): 119–130 [2021-09-29]. Bibcode:1976CMaPh..48..119L. ISSN 0010-3616. S2CID 55220796. doi:10.1007/bf01608499. (原始内容于2020-08-20). 
  7. ^ Gorini, Vittorio. Completely positive dynamical semigroups of N-level systems. Journal of Mathematical Physics. 1976, 17 (5): 821–825. Bibcode:1976JMP....17..821G. ISSN 0022-2488. doi:10.1063/1.522979. 

量子热力学, 是指关于热力学和量子力学这两门相互独立的物理理论间的关系的研究领域, 热力学和量子力学都讨论有关光和物质的物理现象, 1905, 阿尔伯特, 爱因斯坦提出, 热力学和电磁学, 之间应该保持一致, 由此得出了光的量子化理论, 给出了e, displaystyle, 的关系, 该论文是量子理论的曙光, 几十年过去, 量子理论已经建立在另一套独立的规则之上, 而目前, 解决了热力学定律怎样从量子力学中导出的, 相比于量子统计力学, 强调从平衡态脱离的动态过程, 并且试图建立能使适用于单个量子系统的理论, 动. 量子热力学 1 2 是指关于热力学和量子力学这两门相互独立的物理理论间的关系的研究领域 热力学和量子力学都讨论有关光和物质的物理现象 1905 年 阿尔伯特 爱因斯坦提出 热力学和电磁学 3 之间应该保持一致 由此得出了光的量子化理论 给出了E h n displaystyle E h nu 的关系 该论文是量子理论的曙光 几十年过去 量子理论已经建立在另一套独立的规则之上 4 而目前 量子热力学解决了热力学定律怎样从量子力学中导出的 相比于量子统计力学 量子热力学强调从平衡态脱离的动态过程 并且试图建立能使量子热力学适用于单个量子系统的理论 动态观点 编辑量子热力学与开放量子系统 英语 open quantum system 密切相关 5 量子热力学用量子力学在热力学中引入动态演化 从而为有限时间热力学奠基 它的主要假设是把整个世界看作闭系 从而其时间演化决定于由总哈密顿量生成的幺正变换 在热浴模型下 组合系统的总哈密顿量可以分解为 H H S H B H S B displaystyle H H rm S H rm B H rm SB 其中 H S displaystyle H rm S 是系统的哈密顿量 H B displaystyle H rm B 是热浴的哈密顿量 H S B displaystyle H rm SB 是系统与热浴的相互作用项 系统的状态由下列组合系统与热浴的偏迹给出 r S t T r B r S B t displaystyle rho rm S t mathrm Tr rm B rho rm SB t 系统的动力学通常只需要用系统算符描述 与此等价 也可以用约化的动力学描述整个系统的动力学 假设系统的动力学具有马尔可夫性质 那么开放量子系统的基本运动方程就是Linblad方程 英语 Lindblad equation GKLS 6 7 r S i ℏ H S r S L D r S displaystyle dot rho rm S i over hbar H rm S rho rm S L rm D rho rm S 其中 H S displaystyle H rm S 这一部分是一个 厄密的 哈密顿量 而 L D displaystyle L rm D 是 L D r S n V n r S V n 1 2 r S V n V n V n V n r S displaystyle L rm D rho rm S sum n left V n rho rm S V n dagger frac 1 2 left rho rm S V n dagger V n V n dagger V n rho rm S right right 参见 编辑 物理学主题 熱量子場論 量子統計力學 英语 Quantum statistical mechanics 参考 编辑 1 页面存档备份 存于互联网档案馆 Deffner Sebastian and Campbell Steve Quantum Thermodynamics An introduction to the thermodynamics of quantum information Morgan amp Claypool Publishers 2019 doi org 10 1088 2053 2571 ab21c6 Binder F Correa L A Gogolin C Anders J and Adesso G 2019 Thermodynamics in the Quantum Regime Fundamental Theories of Physics Springer 2018 Einstein A Uber einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt Annalen der Physik 1905 322 6 132 148 2021 09 29 doi 10 1002 andp 19053220607 原始内容存档于2022 12 12 德语 Feyerabend Paul Review of John von Neumann Mathematical Foundations of Quantum Mechanics translated from the German edition by Robert T Beyer Princeton Princeton University Press 1955 1958 Physics and Philosophy Cambridge Cambridge University Press 294 298 Kosloff Ronnie Quantum Thermodynamics A Dynamical Viewpoint Entropy 2013 05 29 15 12 2100 2128 Bibcode 2013Entrp 15 2100K ISSN 1099 4300 arXiv 1305 2268 doi 10 3390 e15062100 Lindblad G On the generators of quantum dynamical semigroups Communications in Mathematical Physics 1976 48 2 119 130 2021 09 29 Bibcode 1976CMaPh 48 119L ISSN 0010 3616 S2CID 55220796 doi 10 1007 bf01608499 原始内容存档于2020 08 20 Gorini Vittorio Completely positive dynamical semigroups of N level systems Journal of Mathematical Physics 1976 17 5 821 825 Bibcode 1976JMP 17 821G ISSN 0022 2488 doi 10 1063 1 522979 取自 https zh wikipedia org w index php title 量子热力学 amp oldid 75218095, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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