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An Inverse Problem in Quantum Statistical Physics

Authors :
Olivier Pinaud
Florian Méhats
Institut de Recherche Mathématique de Rennes (IRMAR)
Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-INSTITUT AGRO Agrocampus Ouest
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)
Institut Camille Jordan (ICJ)
École Centrale de Lyon (ECL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
ANR-07-BLAN-0236,QUATRAIN,Quantum Transport in Nanostructures(2007)
AGROCAMPUS OUEST
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes 2 (UR2)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Institut Camille Jordan [Villeurbanne] (ICJ)
Université de Lyon-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon)
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Recherche Mathématique de Rennes ( IRMAR )
Université de Rennes 1 ( UR1 )
Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -AGROCAMPUS OUEST-École normale supérieure - Rennes ( ENS Rennes ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université de Rennes 2 ( UR2 )
Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Institut Camille Jordan [Villeurbanne] ( ICJ )
École Centrale de Lyon ( ECL )
Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL )
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon ( INSA Lyon )
Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université Jean Monnet [Saint-Étienne] ( UJM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
ANR : Quatrain,Quatrain
Source :
Journal of Statistical Physics, Journal of Statistical Physics, 2010, 140 (3), pp.565-602. ⟨10.1007/s10955-010-0003-z⟩, Journal of Statistical Physics, Springer Verlag, 2010, 140 (3), pp.565-602. ⟨10.1007/s10955-010-0003-z⟩, Journal of Statistical Physics, Springer Verlag, 2010, 140 (3), pp.565-602. 〈10.1007/s10955-010-0003-z〉
Publication Year :
2010
Publisher :
Springer Science and Business Media LLC, 2010.

Abstract

International audience; We address the following inverse problem in quantum statistical physics: does the quantum free energy (von Neumann entropy + kinetic energy) admit a unique minimizer among the density operators having a given local density $n(x)$? We give a positive answer to that question, in dimension one. This enables to define rigourously the notion of local quantum equilibrium, or quantum Maxwellian, which is at the basis of recently derived quantum hydrodynamic models and quantum drift-diffusion models. We also characterize this unique minimizer, which takes the form of a global thermodynamic equilibrium (canonical ensemble) with a quantum chemical potential.

Details

ISSN :
15729613 and 00224715
Volume :
140
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of Statistical Physics
Accession number :
edsair.doi.dedup.....b21d8b62d12b85d725516651a24ec71a
Full Text :
https://doi.org/10.1007/s10955-010-0003-z