量子物理
[提交于 2022年4月29日
(v1)
,最后修订 2023年1月31日 (此版本, v2)]
标题: 量子态的温度的操作性定义
标题: Operational definition of the temperature of a quantum state
摘要: 温度通常定义为处于热平衡的物理系统的属性。 然而人们可能会想知道,是否可能将一个有意义的温度概念赋予任意量子态,而不仅仅是热(Gibbs)态。 在本工作中,我们提出了一种温度的概念,考虑了一个操作任务,该任务受到热力学第零定律的启发。 具体而言,我们定义了两种有效温度,以量化量子系统冷却或加热热环境的能力。 通过这种方式,我们可以将一个操作上有意义的温度概念与任何量子密度矩阵相关联。 我们提供了这些有效温度的一般表达式,适用于单拷贝和多拷贝系统,并建立了与文献中先前讨论的概念之间的联系。 最后,我们考虑了一个更复杂的场景,其中系统与热环境之间的热量交换由量子参考系协助。 这导致了一种“相干量子催化”效应,其中使用相干催化剂允许利用系统中的量子能量相干性,现在导致更冷或更热的有效温度。
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