Niedertemperatur-Thermodynamik mit Quantenkohärenz

Thermische Operationen sind ein operatives Modell der Nichtgleichgewichts-Quanten-Thermodynamik. In Abwesenheit von Kohärenz zwischen Energieniveaus sind die genauen Bedingungen für Zustandsübergänge unter thermischen Operationen in Form einer mathematischen Relation namens Thermo-Majorization bekannt. Die Einbeziehung von Kohärenz hat sich jedoch als herausfordernd erwiesen, selbst unter dem relativ handhabbaren Modell, bei dem alle Gibbs-Zustands-erhaltenden Quantenkanäle einbezogen werden. Hier finden wir eine mathematische Verallgemeinerung der thermischen Operationen bei niedrigen Temperaturen, 'Kühlkarten', für die wir die notwendige und hinreichende Bedingung für Zustandsübergänge ableiten. Kühlkarten, die die kürzlich entdeckten Grenzen des Kohärenztransfers erreichen, sind als thermische Operationen realisierbar, was uns motiviert, die Hypothese aufzustellen, dass alle Kühlkarten thermische Operationen sind. Kühlkarten sind, obwohl sie eine weniger konservative Verallgemeinerung der thermischen Operationen darstellen, handhabbarer als Gibbs-erhaltende Operationen, was darauf hindeutet, dass kühlkartenähnliche Modelle bei allgemeinen Temperaturen nützlich sein könnten, um Einblicke in thermische Operationen zu gewinnen.