Generalized laws of thermodynamics in the presence of correlations
Bera, Manabendra Nath (Institut de Ciències Fotòniques)
Riera, Arnau (Institut de Ciències Fotòniques)
Lewenstein, Maciej (Institut de Ciències Fotòniques)
Winter, Andreas (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)

Data:	2017
Resum:	The laws of thermodynamics, despite their wide range of applicability, are known to break down when systems are correlated with their environments. Here we generalize thermodynamics to physical scenarios which allow presence of correlations, including those where strong correlations are present. We exploit the connection between information and physics, and introduce a consistent redefinition of heat dissipation by systematically accounting for the information flow from system to bath in terms of the conditional entropy. As a consequence, the formula for the Helmholtz free energy is accordingly modified. Such a remedy not only fixes the apparent violations of Landauer's erasure principle and the second law due to anomalous heat flows, but also leads to a generally valid reformulation of the laws of thermodynamics. In this information-theoretic approach, correlations between system and environment store work potential. Thus, in this view, the apparent anomalous heat flows are the refrigeration processes driven by such potentials.
Ajuts:	European Commission 641122 European Commission 339106 European Commission 323970 European Commission 323714 European Commission 267386 Ministerio de Economía y Competitividad FIS2016-79508-P Ministerio de Economía y Competitividad SEV-2015-0522 Ministerio de Economía y Competitividad FIS2013-46768-P Ministerio de Economía y Competitividad FIS2008-01236 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2014/SGR-874 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2014/SGR-875 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2014/SGR-966
Drets:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, fins i tot amb finalitats comercials, sempre i quan es reconegui l'autoria de l'obra original.
Llengua:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió publicada
Matèria:	Information theory and computation ; Quantum information ; Theoretical physics ; Thermodynamics
Publicat a:	Nature communications, Vol. 8 (2017) , art. 2180, ISSN 2041-1723

DOI: 10.1038/s41467-017-02370-x
PMID: 29259191

Article 6 p, 528.3 KB

Material suplementari 4 p, 86.5 KB

El registre apareix a les col·leccions:
Articles > Articles de recerca
Articles > Articles publicats