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Alonso JL, Bouthelier C, Castro A, Clemente-Gallardo J, Jover-Galtier JA. Entropy and canonical ensemble of hybrid quantum classical systems. Phys Rev E 2020; 102:042118. [PMID: 33212583 DOI: 10.1103/physreve.102.042118] [Citation(s) in RCA: 2] [Impact Index Per Article: 0.4] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 04/07/2020] [Accepted: 09/16/2020] [Indexed: 11/07/2022]
Abstract
In this work we generalize and combine Gibbs and von Neumann approaches to build, for the first time, a rigorous definition of entropy for hybrid quantum-classical systems. The resulting function coincides with the two cases above when the suitable limits are considered. Then, we apply the MaxEnt principle for this hybrid entropy function and obtain the natural candidate for the hybrid canonical ensemble (HCE). We prove that the suitable classical and quantum limits of the HCE coincide with the usual classical and quantum canonical ensembles since the whole scheme admits both limits, thus showing that the MaxEnt principle is applicable and consistent for hybrid systems.
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Affiliation(s)
- J L Alonso
- Departamento de Física Teórica, Universidad de Zaragoza, Campus San Francisco, 50009 Zaragoza, Spain.,Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos (BIFI), Universidad de Zaragoza, Edificio I+D, Mariano Esquillor s/n, 50018 Zaragoza, Spain.,Centro de Astropartículas y Física de Altas Energas (CAPA), Departamento de Física Teórica, Universidad de Zaragoza, Zaragoza 50009, Spain
| | - C Bouthelier
- Departamento de Física Teórica, Universidad de Zaragoza, Campus San Francisco, 50009 Zaragoza, Spain.,Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos (BIFI), Universidad de Zaragoza, Edificio I+D, Mariano Esquillor s/n, 50018 Zaragoza, Spain
| | - A Castro
- Departamento de Física Teórica, Universidad de Zaragoza, Campus San Francisco, 50009 Zaragoza, Spain.,Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos (BIFI), Universidad de Zaragoza, Edificio I+D, Mariano Esquillor s/n, 50018 Zaragoza, Spain.,Fundación ARAID, Av. de Ranillas 1-D, planta 2, oficina B, 50018 Zaragoza, Spain
| | - J Clemente-Gallardo
- Departamento de Física Teórica, Universidad de Zaragoza, Campus San Francisco, 50009 Zaragoza, Spain.,Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos (BIFI), Universidad de Zaragoza, Edificio I+D, Mariano Esquillor s/n, 50018 Zaragoza, Spain.,Centro de Astropartículas y Física de Altas Energas (CAPA), Departamento de Física Teórica, Universidad de Zaragoza, Zaragoza 50009, Spain
| | - J A Jover-Galtier
- Departamento de Física Teórica, Universidad de Zaragoza, Campus San Francisco, 50009 Zaragoza, Spain.,Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos (BIFI), Universidad de Zaragoza, Edificio I+D, Mariano Esquillor s/n, 50018 Zaragoza, Spain.,Centro Universitario de la Defensa de Zaragoza, Academia General Militar, 50090 Zaragoza, Spain
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