量子糾纏服從熱力學第二定律嗎?

時間 2021-05-12 02:00:26

1樓:斥引量子

量子糾纏現象的發生,是事物本質上具有的一種,在能量轉換過程中體現在增值性表現上的特殊行為。也就是所謂的無空間貼上性(詳見有關《斥引量子理論》中的描述)。這種性質在目前理論中的表述方式,就是熵增。

由於受到基礎理論框架中的重要理論支柱,能量守恆性質的限制。人們為繞開這條定律,使簡單的問題無限的繁瑣與複雜化。同理,熱力學第二定律本身的描述過程,也是受到了這種傳統認識的影響。

所以,最終大家只能是在自己設計的理論迷宮裡轉悠!

2樓:Trivial

這個答案來介紹量子糾纏和熱力學第二定律的聯絡。

結論是熱力學第二定律在量子糾纏中的體現是,表徵量子糾纏的relative entropy具有非負性和單調性的性質,可以通過relative entropy的單調性推出熱力學第二定律。

以下是具體的介紹:

relative entropy:

量子力學中,描述乙個混合態通常用密度矩陣 ,它也是經典概率分布的對應。描述量子糾纏的乙個重要的特徵物理量是糾纏熵,若兩個系統糾纏,我們忽視其中乙個系統,對應於量子力學是將這個系統求跡,剩下的系統產生的對應的熵叫做糾纏熵。 .

當密度矩陣是對角的時候,回到經典的馮諾伊曼熵,這很容易理解,因為忽視一部分系統必然帶來一些不確定的東西,這些東西就是熵。

relative entropy對應於不同的兩個密度矩陣它們的差別

我們取 是熱平衡態,而 是任意的狀態。 .

relative entropy可以很簡單的通過變形,形式的寫成

F代表的是系統的自由能,可以寫作

relative entropy這個物理量具有兩個非常重要的性質:

非負性和單調性。

非負性很容易證明,可以通過經典的relative entropy的非負特徵(經典下這個量表示我們有多大的概率否定原來的假設),以及糾纏熵是乙個凸函式來證明。

relative entropy的單調性是很不平庸的事情。它可以推導糾纏熵的strong subadditivity。 單調的意思是隨著我們trace掉一部分自由度,relative entropy隨之減小,求跡的操作也可以推廣到更一般的操作,通常叫做CPTP型操作,relative entropy在CPTP操作下減小。

CPTP是一類量子演化操作的統稱。

我們考慮乙個密度矩陣 經歷的就是CPTP型演化( 類似於孤立系統的演化,但是純孤立系統因為么正性熵是不變的,所以這裡比孤立系統弱化一些),隨著演化逐漸趨於熱平衡。

因為演化讓relative entropy減小,所以如果

那麼 .

演化過程中能量守恆,所以這個式子也就等價於 S(t_)" eeimg="1"/>.

因此我們推導出了如下結論,在孤立系統中,乙個系統從非平衡態向熱平衡態過渡的過程中,熵總是在增加的。這便是熱力學第二定律。

參考文獻: arxiv 1305.3182

3樓:

熱力學第二定律(second law of thermodynamics`):不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產生其他影響,或不可能從單一熱源取熱使之完全轉換為有用的功而不產生其他影響,或不可逆熱力過程中熵的微增量總是大於零。

ΔSuniv=ΔSsys+ΔSsurr≥0

量子糾纏(quantum entanglement)是粒子在由兩個或兩個以上粒子組成系統中相互影響的現象,雖然粒子在空間上可能分開依然存在"鬼魅般的超距作用"(spooky action at a distance)。

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