量子科技中心_量科网

开放量子系统在当代纳米级技术中扮演着核心角色，包括分子电子学、量子热机、量子计算与量子信息处理等领域。当前主要理论挑战在于构建既符合经典热力学又满足完全正定性的动力学模型。该工作通过将经典随机动力学扩展至量子领域，提出了解决这一问题的理论框架。 研究人员首先构建了广义朗之万方程，使摩擦与噪声对称作用于两个哈密顿方程。由此推导出以泊松括号表述的广义克莱因-克拉默斯方程，证明该方程以玻尔兹曼分布为稳态解，同时满足单条轨迹上的热力学第一、第二定律。通过对该经典框架进行正则量子化，得到了两种不同的量子主方程——其差异取决于摩擦算子是否采用厄米形式。 通过分析谐振子动力学，该团队确定了这些方程退化为Lindblad型生成元的条件。结果表明：仅当两个哈密顿方程均包含摩擦与噪声项时，才能确保完全正定性，从而完全验证经典构造的合理性。此外发现无论采用厄米或非厄米表述，摩擦系数均需满足相同的正定性条件，揭示了超越特定算子表示的普适性规律。 该形式体系为推导量子版热力学定律提供了通用工具，可直接应用于广类非平衡纳米系统。