2000 character limit reached
Entropy Production from Maximum Entropy Principle: a Unifying Approach
Published 18 Jan 2024 in quant-ph | (2401.09936v3)
Abstract: Entropy production is the crucial quantity characterizing irreversible phenomena and the second law of thermodynamics. Yet, a ubiquitous definition eludes consensus. Given that entropy production arises from incomplete access to information, in this Letter we use Jaynes' maximum entropy principle to establish a framework that brings together prominent and apparently conflicting definitions. More generally our definition of entropy production addresses any tomographically incomplete quantum measurement and/or the action of a quantum channel on a system.
- G. T. Landi and M. Paternostro, Rev. Mod. Phys. 93, 035008 (2021).
- C. Jarzynski, Physical Review Letters 78, 2690 (1997).
- M. Esposito, U. Harbola, and S. Mukamel, Reviews of Modern Physics 81, 1665 (2009).
- M. Campisi, P. Hänggi, and P. Talkner, Reviews of Modern Physics 83, 771 (2011).
- A. C. Barato and U. Seifert, Physical Review Letters 114, 1 (2015), arXiv:1502.05944 .
- J. M. Horowitz and T. R. Gingrich, Nature Physics 16, 15 (2020).
- D. S. P. Salazar, Quantum relative entropy uncertainty relation (2023), arXiv:2309.09990 [quant-ph] .
- R. Landauer, IBM Journal of Research and Development 5, 183 (1961).
- C. H. Bennett, IBM Journal of Research and Development 17, 525 (1973).
- M. B. Plenio and V. Vitelli, Contemporary Physics 42, 25 (2001), arXiv:0103108v1 [quant-ph] .
- A. M. Timpanaro, J. P. Santos, and G. T. Landi, Phys. Rev. Lett. 124, 240601 (2020).
- M. Lostaglio, D. Jennings, and T. Rudolph, Nature communications 6, 6383 (2015), arXiv:1405.2188 .
- G. Francica, J. Goold, and F. Plastina, Physical Review E 99, 042105 (2019), arXiv:1707.06950 .
- Y. Izumida and K. Okuda, Phys. Rev. Lett. 112, 180603 (2014).
- K. Brandner, K. Saito, and U. Seifert, Physical Review X 5, 031019 (2015), arXiv:1505.07771 .
- Y. Wang, Phys. Rev. E 93, 012120 (2016).
- P. Strasberg, M. G. DÃaz, and A. Riera-Campeny, Phys. Rev. E 104, L022103 (2021).
- C. Elouard and C. Lombard Latune, PRX Quantum 4, 020309 (2023).
- B. O. Goes and G. T. Landi, Physical Review A 102, 52202 (2020), arXiv:2007.14445 .
- A. D. Varizi, R. C. Drumond, and G. T. Landi, Phys. Rev. A 105, 062218 (2022).
- A. Polkovnikov, Annals of Physics 326, 486 (2011), arXiv:0806.2862 .
- P. Strasberg and A. Winter, PRX Quantum 2, 030202 (2021).
- H. P. Breuer, Physical Review A 68, 032105 (2003), arXiv:0306047 [quant-ph] .
- H. P. Breuer and F. Petruccione, The Theory of Open Quantum Systems (Oxford University Press, USA, 2007) p. 636.
- J. Schnakenberg, Rev. Mod. Phys. 48, 571 (1976).
- M. Esposito, K. Lindenberg, and C. Van den Broeck, New Journal of Physics 12, 013013 (2010), arXiv:0908.1125 .
- K. Ptaszyński and M. Esposito, Phys. Rev. E 107, L052102 (2023).
- E. T. Jaynes, Physical Review 106, 620 (1957), arXiv:arXiv:1011.1669v3 .
- M. Wilde, Quantum Information Theory (Cambridge University Press, 2017).
- M. Nielsen and I. Chuang, Quantum Computation and Quantum Information: 10th Anniversary Edition (Cambridge University Press, 2010).
- D. Šafránek, J. M. Deutsch, and A. Aguirre, Physical Review A 99, 010101 (2019), arXiv:1707.09722 .
- F. Buscemi, J. Schindler, and D. Šafránek, New Journal of Physics 25, 053002 (2023).
- Again as determined by an observer with tomographically complete access to the system.
- See supplemental material.
- T. Baumgratz, M. Cramer, and M. B. Plenio, Physical Review Letters 113, 140401 (2014), arXiv:1311.0275 .
- A. Streltsov, G. Adesso, and M. B. Plenio, Reviews of Modern Physics 89, 041003 (2017), arXiv:1609.02439 .
- L. Landau and E. Lifshitz, Statistical Physics: Volume 5, v. 5 (Elsevier Science, 2013).
- P. Reimann, New Journal of Physics 12, 055027 (2010).
Paper Prompts
Sign up for free to create and run prompts on this paper using GPT-5.
Top Community Prompts
Collections
Sign up for free to add this paper to one or more collections.