量子绝热定理是时间相关量子系统的基础,但能够定量表征多体系统中的绝热演化却是一项挑战。这项工作表明,使用适当的状态和粒子密度度量是一种可行的方法,可以定量确定量子多体系统动态中的绝热程度。该方法还适用于有限温度下的系统,这对于量子技术和量子热力学相关协议非常重要。通过与将量子绝热标准扩展到有限温度所获得的结果进行比较,讨论了考虑记忆效应的重要性:结果表明,这可能会产生构造上为准马尔可夫的错误读数。由于所提出的方法可以通过仅跟踪系统局部粒子密度来表征绝热演化的程度,因此它可能适用于非常大的多体系统的理论计算和实验。
我们想要强调的是,只有当压缩和膨胀冲程以绝热方式进行时,才能获得上述循环在功输出和效率方面的最高性能,正如所述。然而,只有当 λ t 变化非常缓慢时才能满足这一条件,而这反过来会导致发动机的功率输出因循环时间过长而消失。本文的一个主要目标是通过引入 STA 方案来提出一种克服这一困难的方法,以便人们可以在有限的时间内模拟工质的绝热动力学,从而产生有限的功率。此外,我们还将考虑在系统上不施加任何控制的有限时间驱动,这将导致能级之间的非绝热激发,从而导致工质功输出的不可逆损失。
量子绝热定理是时间相关量子系统的基础,但能够定量表征多体系统中的绝热演化却是一项挑战。这项工作表明,使用适当的状态和粒子密度度量是一种可行的方法,可以定量确定量子多体系统动态中的绝热程度。该方法还适用于有限温度下的系统,这对于量子技术和量子热力学相关协议非常重要。通过与将量子绝热标准扩展到有限温度所获得的结果进行比较,讨论了考虑记忆效应的重要性:结果表明,这可能会产生构造上为准马尔可夫的错误读数。由于所提出的方法可以通过仅跟踪系统局部粒子密度来表征绝热演化的程度,因此它可能适用于非常大的多体系统的理论计算和实验。
绝热捷径 (STA) 是快速获得系统控制参数缓慢绝热变化的最终结果的途径。捷径由一组适用于不同系统和条件的分析和数值方法设计而成。将 STA 方法应用于量子系统的动机是在比退相干时间更短的时间尺度上操纵它们。因此,绝热捷径已成为原子、分子和固态物理学中准备和驱动内部和运动状态的工具。应用范围从基于门或模拟范式的信息传输和处理到干涉测量和计量学。控制参数的多重 STA 路径可用于增强对噪声和扰动的鲁棒性或优化相关变量。由于绝热是一种普遍存在的现象,STA 方法也从量子世界扩展到光学设备、经典机械系统和统计物理学。绝热捷径与其他概念和技术(尤其是最优控制理论)完美结合,并提出了一些基本的科学和工程问题,例如找到速度极限、量化第三定律或确定过程能量成本和效率。本文回顾了绝热捷径的概念、方法和应用,并概述了其良好的前景以及未来尚未解决的问题和挑战。