恢复朗道尔原理对幺正变换热库的适用性

当热库被压缩热态(STS)替代时,量子信息与热力学基石之一的兰道尔原理似乎被违背。本研究通过引入对这类幺正变换热态的扩展原理框架,构建有效哈密顿量严格推导出广义兰道尔不等式——该公式自然退化为普通热库的标准形式。该框架不仅给出了熵产的一致定义并证明其非负性,还以任意运动的Unruh-DeWitt探测器与初始处于STS的量子场耦合为例,通过微扰理论明确计算出熵产并验证其正值特性。由于幺正变换引发的对称性破缺,熵产既取决于固有时隔也依赖于绝对时空坐标。该工作不仅解决了STS条件下兰道尔原理的表观悖论,更为分析非平衡态和相对论环境下的量子热力学提供了有力工具,对量子热机和信息协议研究具有潜在意义。

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提交arXiv: 2026-02-04 13:43

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