微扰方法在量子热力学第一定律中的应用

在量子热力学中,将能量交换分解为热量和功这一问题在弱耦合和慢驱动区域之外仍然是一个开放性问题。近期研究表明,量子相干性会引入额外的能量贡献,而其热力学解释仍在争论之中,这引发了关于量子第一定律结构的基础性问题。在本工作中,研究人员通过一个含时微扰框架来研究量子热力学第一定律。通过将热力学量展开至二阶,该团队推导出了功、热和相干贡献的显式微扰修正。结果表明,相干项可以一致地分解为相干热和相干功,证明量子相干性并不需要在热和功之外引入独立的能量贡献。该形式解决了先前量子第一定律表述中的不一致性,包括相干贡献的解释及其与熵流的关联。在二阶微扰下,修正直接与由费米黄金定则决定的跃迁率相关联,从而在微观量子跃迁与宏观热力学量之间建立了桥梁。这些结果为研究相干驱动的热力学过程提供了一个物理上清晰的框架,并为驱动量子系统和非平衡量子技术的分析提供了新视角。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-05-19 15:00

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