具有自洽库的谐振子链中的量子传热：精确数值模拟

将分子晶体管用作热泵

Operating molecular transistors as heat pumps

我们研究了由两个储层和一个栅电极组成的类晶体管器件中的热传输，两个储层之间连接着一个弹道电子一维系统，并与激光场相互作用。我们推导出一个简单的方法的热通量方程的Floquet-Green算子的系统。作为一个案例，我们研究了一个两能级晶体管，发现激光场可以产生一个净热流的水库之一。该流动的方向由栅极电压决定。我们研究数值的依赖性，这个热泵系统的相关参数，并表明，有一个最低温度低于它不工作。

Nonlocal Transport of Heat in Equilibrium Drift-Diffusion Systems

The amount of heat an integer quantum Hall edge state can carry in equilibrium is quantized in universal units of the heat flux quantum $J_q= \frac{πk_B^2}{12 \hbar}T^2$ per edge state. We adress the question of how heat transport in realistic one dimensional devices can differ from the usual chiral Luttinger liquid theory. We show that a local measurement can reveal a nonquantized amount of heat carried by the edge states, despite a globally equilibrium situation. More specifically, we report a heat enhancement effect in edge states interacting with ohmic reservoirs in the presence of nonloca…

基于无序半导体的光子热放大器

Photonic heat amplifiers based on a disordered semiconductor

针对mK量级热晶体管与放大器匮乏的问题，提出基于无序半导体的光子热放大器，利用负微分热导实现热信号放大，兼容电路量子电动力学技术，可用于量子技术相关的亚开尔文热器件开发。

相互作用量子点中电荷流和热流的相关性

Correlations between charge and heat currents in an interacting quantum dot

我们考虑一个相互作用的量子点连接到两个水库驱动在不同的电压/温度，我们研究的电荷和热流之间的相关性，第一个作为施加的电压偏置的函数，第二个作为两个水库之间的温度梯度的函数。利用Hartree近似处理了量子点中的库仑相互作用，并自洽地确定了量子点占据数。当点和储层之间的耦合较弱时，双折射器在其电压依赖性方面表现出高度非线性的结构，并且其随温度的行为是非单调的。此外，热互相关器的符号可以与总是负的电荷互相关器相反地改变。库仑相互作用的存在扩大了热互相关为负的电压域。

与量子点耦合的有限储库的热电冷却

Thermoelectric cooling of a finite reservoir coupled to a quantum dot

研究耦合有限电子储库的相互作用量子点的电荷与热非平衡输运，提出唯象自洽模型揭示其对稳态输运及热电冷却特性的影响，为量子点热电冷却实验提供理论指导。

通过一维波导网络的模式选择热流

Mode-selected heat flow through a one-dimensional waveguide network

利用热噪声的互相关测量方法，测量了4.2K时GaAs/AlGaAs异质结纳米图案沟道中的电子温度。二维（2D）电子库通过扩展的一维（1D）电子波导网络连接。热电子使用源极2D储存器中的电流$I_{\text{h}}$产生，通过弹道1D波导传输并在漏极2D储存器中弛豫。我们发现，电子温度增加$ΔT_{\text{e}}$在漏极是成正比的平方的加热电流$I_{\text{h}}$，预期从焦耳定律。当1D波导不传输电子时，在漏极中没有观察到温度增加。因此，我们得出结论，电子-声子相互作用是可以忽略的温度低于4.2 K的二维水库之间的热传输。此外，通过施加顶栅电压对1D电子波导的模式控制揭示了$ΔT_{\text{e}}$与填充的子带$N$的数量不成比例，如先前在单个1D导体中观察到的。这可以用一维波导网络中热流的分裂来解释。

库仑耦合量子点热电

Thermoelectrics with Coulomb coupled quantum dots

在这篇文章中，我们回顾了最近的实验中观察到的库仑耦合量子点（QD）的三端器件的热电性能[1，2]。我们考虑的系统由两个库仑阻塞量子点组成，其中一个量子点可以只与一个单一的水库（热库）交换电子，而另一个点是隧道耦合到两个水库在较低的温度（导体）。热源和导体仅通过量子点的库仑耦合相互作用。人们发现，必须考虑两种制度。在第一种情况下，两个系统之间的热流很小。在这种制度下，热驱动的占领波动的热量子点修改的导体系统的输运性质。这会导致一种称为热门控的效应。实验已经表明，这可以如何用于通过远程储层中的温度来控制导体中的电荷流。我们进一步证实的意见与模型计算和实现的全热晶体管的影响进行了讨论。在第二种状态下，两个系统之间的热流是相关的。在这里，该系统作为纳米尺度的热机工作，如最近提出的[3]。我们回顾的概念思想，它的实验实现和新的功能出现在这种新的热电器件，如去耦的热量和电荷流。

热电纳米系统中的混合、电荷和热噪声

Mixed, charge and heat noises in thermoelectric nanosystems

混合，电荷和热电流波动以及热电微分电导被认为是非相互作用的纳米系统连接到水库。使用Landauer-Buttiker形式主义，我们推导出这些量的一般表达式，并考虑它们在整个温度，电压和环境或水库耦合范围内的可能关系。我们引入了一个无量纲的量，由混合噪声的乘积与电荷和热噪声的乘积之间的比率给出，区分在同一储层中定义的自比率和不同储层之间的交比。从线性响应制度的高电压制度，我们进一步指定的微分电导，噪声和噪声比的解析表达式，并检查它们的行为在两个具体的纳米系统：在欧姆环境中的量子点接触和一个单一的能级量子点连接到水库。在线性响应区域，我们发现这些比值彼此相等，并且与品质因数简单相关。在涨落耗散定理的帮助下，它们可以用微分电导来表示。在非线性状态下，这些比率从根本上区分它们自己，因为自比率仍然以1为界，而交比率表现出丰富而复杂的行为。在量子点纳米系统中，我们还证明了热电效率可以表示为非线性肖特基制度中的噪声比。在中间电压状态下，交比改变符号并发散，这证明了热交叉噪声的符号改变。

耦合非正则库的连续热机的量子效率界

Quantum efficiency bound for continuous heat engines coupled to non-canonical reservoirs

本文导出了连续量子热机从压缩热库吸热的效率界。我们的方法依赖于非平衡输运的全计数统计描述，它不限于不可逆热力学的框架。我们的结果是一个推广的卡诺效率界，在小压缩和高温极限之外是有效的。我们的研究结果体现在一个原型三端量子光电引擎中，其中一个量子比特将从压缩热库吸收的热量转换为电能。我们证明，在量子制度的效率可以大大放大压缩。从波动关系，我们进一步得到其他操作措施的线性响应，例如，通用的最大功率效率界。

相互作用量子导体中的含时热流

Time dependent heat flow in interacting quantum conductors

我们推导出频率分辨热流表达式的线性响应制度的设置包括水库，相互作用的中心网站，和隧穿势垒下的作用下的时间依赖的电信号。我们利用响应函数的频率宇称性质得到了相互作用量子导体的热流表达式。重要的是，相应的热公式，有效的任意AC频率，可以描述光子辅助的热传输。特别是，我们分析了相互作用的多层导体（碳纳米管量子点）耦合到一个单一的水库的热传递。我们表明，通过适当地调谐交流频率，导纳可以反转其符号。

通过量子霍尔边缘态的热输运：与储层电容耦合的对比

Heat transport through quantum Hall edge states: Tunneling versus capacitive coupling to reservoirs

我们研究了在量子霍尔制度下，沿二维电子气的边缘态的热输运，在不同的温度下接触到两个水库。我们考虑两个精确可解的模型耦合到水库的边缘状态。第一个对应于填充$ν=1$和隧穿耦合到储层。第二个对应于序列$ν=1/m$的整数或分数填充（其中$m$为奇数），以及与储层的电容耦合。在这两种情况下，我们解决的问题，通过非平衡格林函数形式主义。我们发现，热传播手性沿边缘在两个设置。我们确定了两个温度制度，定义为$Δ$，平均水平间距的边缘。在低温下，$T< Δ$，有限尺寸效应在热传输中起重要作用，对于两种类型的接触。接触的性质表现在作为温度的函数的热导率的不同幂律中。对于电容耦合，通过取决于边缘的长度以及耦合强度和填充分数的前因子，发生高度非通用的行为。对于较大的温度，$T>Δ$，有限尺寸效应变得无关紧要，但热传输强烈依赖于边缘水库相互作用的强度，在这两种情况下。隧穿耦合的热导率与$T$线性增长，而对于电容的情况下，它饱和到一个值，这取决于耦合强度和填充因子的边缘和接触。

谐振子声子库 junction 中的稳态声子热电流和差分热导

Steady-state phonon heat currents and differential thermal conductance across a junction of two harmonic phonon reservoirs

研究了谐振子声子库通过弹簧耦合的junction中声子输运，发现热电流遵循傅里叶定律，热导在声子谱匹配时出现峰值，低温下高频声子排除影响热导最大值，耦合弹簧常数增加提升热导，且声子流方向不影响热导大小。

Dynamical heat engines with non--Markovian reservoirs

We discuss whether, and under which conditions, it is possible to realize a heat engine simply by dynamically modulating the couplings between the quantum working medium and thermal reservoirs. For that purpose, we consider the paradigmatic model of a quantum harmonic oscillator, exposed to a minimal modulation, that is, a monochromatic driving of the coupling to only one of the thermal baths. We demonstrate, at any order in the system/bath coupling strength, that in this setup non--Markovianity of the bath is a necessary condition to obtain a heat engine. In addition, we identify suitable str…

调和晶格中的热输运

Heat transport in harmonic lattices

计算了不同温度下与热库相连的调和晶格的非平衡定态性质。热源本身被建模为谐波系统。我们的方法是写量子朗之万方程的系统，并解决这些问题，以获得稳定状态的属性，如电流和其他二阶矩涉及的位置和动量运营商。由此产生的表达式将被视为是类似的形式获得的电子输运使用非平衡格林函数形式主义的结果。作为该方法的一个应用，我们讨论了与自洽库相连的谐振链中的热传导问题。我们得到了一个依赖于温度的热导率，在高温经典极限下，再现了最近由Bonetto，Lebowitz和Lukkarinen在这个模型上得到的精确结果。

自旋玻色子热整流器

A spin-boson thermal rectifier

纳米器件中的热传递的整流可以通过将系统固有的非谐性与结构不对称性相结合来实现。我们在最简单的非谐系统-自旋玻色子纳米结模型中分析了这种现象。我们考虑两种变体的模型，产量，第一次，解析解：一个线性可分离模型，其中的热源贡献添加剂，和一个非可分离的模型适合于更强的系统浴相互作用。这两种模型显示不对称（整流）热传导时，耦合到热源是不同的。

Electronic heat current fluctuations in a quantum dot

The fluctuations of the heat current in a quantum dot coupled to electron reservoirs are calculated at finite frequency, voltage and temperature using the nonequilibrium Green function technique. The non-symmetrized heat noise is expressed as an integral on energy containing four contributions, each of which includes transmission amplitudes, electron-hole pair distribution functions and energy difference factors. The effect of the asymmetry of the couplings between the quantum dot and the reservoirs is studied. Features of the heat noise are highlighted and discussed for an equilibrium and an …

量子点中的混合电热噪声谱

Mixed electrical-heat noise spectrum in a quantum dot

利用Keldysh格林函数方法，计算了流经与贮库相连的量子点的电流和热流之间的有限频率相关函数。在平衡时，我们发现，这个量，称为混合噪声，是联系在一起的热电交流电导的波动耗散定理。在非平衡态下，我们讨论了它的频谱，并找到了混合噪声与热电势之间密切关系的证据。我们研究了光谱的相干性，并确定了电流和热流之间具有强相关性的条件。由于水库之间的温度梯度的存在下，光谱相干性的变化也突出显示。

关于强耦合开放量子系统的热性质

On the nature of heat in strongly coupled open quantum systems

研究了强耦合到费米子库的单能级量子点中的热传递，并对量子点能量和量子点-库耦合强度进行了随时间变化的调节。的动态使用非平衡格林函数（NEGFs）评估到一阶超越准静态驱动。我们表明，任何热定义表示为能量变化的水库能量加上任何分数的系统-水库相互作用是不是一个精确的微分时，沿着可逆等温变换进行评估，除了当该分数为零。然而，即使在后一种情况下，可逆热除以温度，即熵，也不满足热力学第三定律，并且在低温极限下发散。我们的结果提出了怀疑的可能性，以定义一个热力学一致的概念表示为一些哈密顿项的期望值的热量。

单电子热二极管

Single-electron heat diode

我们介绍了一种新的功能纳米器件，单电子热二极管，由两个量子点或金属岛耦合到电子水库的隧道接触。通过系统的电子输运被禁止，但两个点之间的电容耦合允许电子波动在储存器之间传递热量。当储层温度在正向方向上偏置时，通过四步顺序隧穿循环来实现热流，而在反向偏置配置中，由于库仑阻塞效应，该过程被抑制。在最佳设置中，反向的漏热电流仅为正向电流的百分之几。

无序量子谐振子链中的热输运

Heat transport in disordered quantum harmonic oscillator chains

本文研究了连接到一般热库的量子无序谐振子链中的热传导，热库被建模为无限大的振子集合。得到了热流的形式化精确表达式，并证明了在某些特殊情况下，它们可化为Landauer形式。的渐近系统的大小依赖的电流进行了分析，并发现是类似的经典情况。这是一个幂律依赖性和功率取决于光谱性质的水库。

中型储层的松弛动力学

Relaxation Dynamics of Meso-Reservoirs

我们研究了最大熵介观水库的现象学，在那里我们假设，他们的局部热平衡状态的变化一致的热量之间传递的介观水库。根据热量和物质的承载能力，允许化学势和温度随时间变化，并使用全局守恒关系，我们求解它们的演化方程。我们比较玻色子和费米子介水库通过系统，紧密耦合的能量和物质流和系统，不两端运输。对于玻色子水库，我们观察到的临时形成的玻色-爱因斯坦凝聚体在一个介观水库从初始的非平衡设置。

不从热源吸收能量的热电

Thermoelectricity without absorbing energy from the heat sources

我们分析的功率输出的量子点机耦合到两个电子水库通过热电接触，和两个热水库-一个热和一个冷。这台机器是传统热电偶热机的纳米级模拟物，其中被加热的活性区域也与其冷环境进行热交换。点和热库之间的热交换被视为电容耦合到局部水平的电子波动，建模为两个额外的量子点。所得到的多点设置描述使用主方程的方法。我们观察到一种“外来”发电，即使从热储层吸收的热量为零（换句话说，来自热储层的热量都逃逸到冷环境中），这种发电也是有限的。这种效应可以理解为非局部效应，其中从热源到冷环境的热流通过我们称为库仑热阻力的机制产生功率。它依赖于量子点系统中没有弛豫的事实，因此其中的电子具有非热能分布。更有诗意的是，我们可以说热力学热力学第一定律（热功转换）和热力学第二定律（熵的产生）在空间上是分离的。我们目前的情况下，这种非热系统可以产生更多的功率比任何传统的宏观热电偶（局部热化），即使后者的工作卡诺效率。

电容耦合双量子点电路热输运统计

Statistics of heat transport across capacitively coupled double quantum dot circuit

研究了电容耦合双量子点系统中的热流和热涨落的全统计。本论文的工作是基于最近对量子点电路中热流的理论研究和实验工作。正如直观地预期的那样，在（静态）平均场近似下，系统在稳态下会分解成两个具有重整化点能量的单点平衡系统，导致平均热通量和波动为零。这表明，量子点上的电子之间诱导的动态相关性是唯一负责两个水库之间的热传输。为了研究热流波动，我们使用两种方法计算储层之间交换的热的稳态累积量母函数：Lindblad量子主方程方法适用于任意的库仑相互作用强度，但对弱的系统-储层耦合强度是有效的，以及Schwinger-Keldysh相干态路径积分的鞍点近似，这对于任意系统-储层耦合强度但弱库仑相互作用强度都是有效的。利用所得到的母函数，我们验证了随机热流的稳态涨落定理，并研究了平均热流及其涨落。我们发现，热流及其波动的库仑相互作用强度（$U$）和系统-储层耦合强度（$Γ$）的非单调变化和抑制大值的$U$和$Γ$。

量子系统介导的热交换

Heat exchange mediated by a quantum system

本文利用广义量子朗之万方程研究了由量子系统介导的两个热库之间的热传递。在Drude-Ullersma模型的框架内，热储被视为振荡器的集合。的热流和热导率的一般表达式得到任意耦合强度之间的水库和介质和不同的温度制度。作为这些结果的应用，我们讨论了傅立叶定律的起源在一个大的，但有限的子系统相互耦合的量子介质链。我们还解决了一个问题，在最近的实验中发现的STM针尖和基板之间的大热流。最小热导率的问题是重新审视的标度理论的框架内作为一个潜在的应用开发的方法。

混合结构中的非线性量子传热：热整流的充分条件

Nonlinear quantum heat transfer in hybrid structures: Sufficient conditions for thermal rectification

本文给出了双端混合量子系统中热流的统一描述。使用简单的模型，我们分析研究各种水库之间的热传递的非线性方面：金属，固体，和旋转浴，介导的中央（子系统）模式的激发/弛豫。我们展示了丰富的非线性电流-温度特性，起源于分子的非谐性，或水库（复杂）的能谱。特别是，我们建立了热整流在两端结的充分条件。我们确定两类整流器。在A型整流器中，储存器的状态密度是不同的。在B型整流器中，浴槽是相同的，但是包括其统计数据不同于子系统的统计数据的粒子，它们不对称地耦合到子系统。因此，非线性热流，特别是热整流，是普遍存在的效应，可以在各种系统中观察到，声子，电子和光子。

压缩热库作为卡诺极限以外的纳米机械发动机的资源

Squeezed thermal reservoirs as a resource for a nano-mechanical engine beyond the Carnot limit

通过热机将热能有效地转换成机械功是一个持续的技术挑战。由于卡诺的开创性工作，人们知道，热机的效率是由一个基本的上限，卡诺极限。理论研究表明，热机可以通过利用由温度以及其他参数表征的固定的非平衡储层来在卡诺极限之外操作。在原理验证实验中，我们证明了纳米梁热机耦合到压缩热噪声的效率不受标准卡诺极限的限制。值得注意的是，我们还表明，它是可能的设计一个循环过程，允许提取的机械工作从一个单一的挤压热储。我们的研究结果表明，在小尺度上的非平衡热力学的一个定性的新制度，并提供了一个新的角度设计的高效，高度小型化的发动机。

耦合到二能级系统热库的粒子的动力学局域化

Dynamical localization of a particle coupled to a two-level systems thermal reservoir

利用泛函积分方法，研究了二能级系统热库对单粒子动力学的影响。我们发现，在低温下，在亚欧姆制度，粒子成为{}“动态”本地化在很长一段时间内，由于粒子-水库相互作用产生的有效电位。这种行为是从一个不同的通常浴谐振子，是从根本上与非马尔可夫性质的耗散过程。

分子热泵

Molecular heat pump

我们提出了一种新的分子器件，泵对热梯度的热量。该系统由一个分子元件连接两个热库，其特征在于不同的光谱特性。通过施加周期性调节分子水平的外力来实现泵送作用。这种调制影响分子内部温度的周期性振荡及其与每个储层的耦合强度，从而导致在所需方向上的净热流。在慢调制和快调制限制和不同的调制波形中检查热流，从而使得可以优化器件性能。

Steady state quantum transport through an anharmonic oscillator strongly coupled to two heat reservoirs

We investigate the transport properties of an anharmonic oscillator, modeled by a single-site Bose-Hubbard model, coupled to two different thermal baths using the numerically exact thermofield based chain-mapping matrix product states (TCMPS) approach. We compare the effectiveness of TCMPS to probe the nonequilibrium dynamics of strongly interacting system irrespective of the system-bath coupling against the global master equation approach in Gorini-Kossakowski-Sudarshan-Lindblad form. We discuss the effect of on-site interactions, temperature bias as well as the system-bath couplings on the s…

Autonomous quantum absorption refrigerators

We propose a quantum absorption refrigerator using the quantum physics of resonant tunneling through quantum dots. The cold and hot reservoirs are fermionic leads, tunnel coupled via quantum dots to a central fermionic cavity, and we propose configurations in which the heat absorbed from the (very hot) central cavity is used as a resource to selectively transfer heat from the cold reservoir on the left, to the hot reservoir on the right. The heat transport in the device is particle---hole symmetric; we find two regimes of cooling as a function of the energy of the dots---symmetric with respect…

Harmonic chains and the thermal diode effect

Harmonic oscillator chains connecting two harmonic reservoirs at different constant temperatures cannot act as thermal diodes, irrespective of structural asymmetry. However, here we prove that perfectly harmonic junctions can rectify heat once the reservoirs (described by white Langevin noise) are placed under temperature gradients, which are asymmetric at the two sides, an effect that we term "temperature-gradient harmonic oscillator diodes". This nonlinear diode effect results from the additional constraint -- the imposed thermal gradient at the boundaries. We demonstrate the rectification b…

经典谐振子系统中几何诱导的由冷到热的局部热流

Geometry induced local thermal current from cold to hot in a classical harmonic system

热力学第二定律要求总热流从热流向冷。然而，它并不禁止局部热流从冷流到热。通过将由几个弹簧连接的三个质量的谐振系统耦合到两个不同温度的Langevin水库，发现在稳态下，局部非典型热流从冷到热，而整体热流仍然是从热到冷。局部热流的方向可以通过质量、弹性常数和系统-储层耦合来调节。如果参数调整到适当的值，局部热流可以消失。我们还考虑了系统-衬底耦合的非线性效应，发现在非线性势的存在下，局部非典型热流仍然存在。此外，局部非典型热流对系统-储层耦合的不对称性、非线性势的不均匀性以及更多质量和弹簧的添加具有鲁棒性。在分子或纳米机械系统中，该设置可以找到其实现，局部热流的方向可以通过机械或电磁手段来控制，这可能导致信息存储中的应用。

自洽库量子点链的ThermoElectric输运性质

ThermoElectric Transport Properties of a Chain of Quantum Dots with Self-Consistent Reservoirs

我们介绍了一个模型的基础上的Landauer-Buttiker散射方法的电荷和热传输。该系统由一系列$N$量子点组成，每个量子点都耦合到一个粒子库。此外，链的左端和右端耦合到两个颗粒储存器。所有这些水库都是独立的，可以用任何标准的物理分布来描述：麦克斯韦-玻尔兹曼，费米-狄拉克和玻色-爱因斯坦。在线性响应状态下，在一些假设下，我们首先描述系统的一般输运性质。然后我们施加自洽条件，即我们固定边界值（T_L，μ_L）和（T_R，mu_R），并调整参数（T_i，mu_i），其中i = 1，.，N，因此进入所有中间水库的净平均电流和热流消失。这个条件导致沿系统的温度和化学势分布的表达式，这原来是独立的分布描述的水库。我们还确定了流经系统的平均电流和热流，并提出了一些数值结果，使用随机矩阵理论，表明这些电流通常由欧姆和傅立叶定律。

具有衬底势的谐振晶体中的非稳态热传导过程

Unsteady heat conduction processes in a harmonic crystal with a substrate potential

本文通过引入非局域能量，得到了具有衬底势的一维谐振晶体中动能和势能高频振荡的解析模型[1]。采用动力学温度（非局部温度）的推广，导出了一个封闭的方程，该方程决定了具有衬底势的谐振晶体中的热传播过程。

量子处理器上的几何热泵

Geometric heat pumping on a quantum processor

本研究在超导量子处理器上利用碰撞模型实现几何热泵，通过反转驱动轮廓提取泵送热量，并验证其遵循精确模拟，在慢驱动下趋近林德布拉德动力学的几何极限。

集体耦合：整流和超透射

Collective couplings: rectification and supertransmittance

我们研究两个热库之间的热输运耦合通过一个大的自旋组成的N个相同的两个能级系统。一个耦合实现耗散的Dicke超辐射。另一种耦合是局部的纯退相型的，并且需要通过在相应的储层中采用Bogoliubov映射来超出标准的弱耦合限制。映射后，大自旋耦合到具有原始纯退相相互作用的集体模式，但集体模式耗散耦合到剩余振子。将大自旋和集体模视为系统，标准的主方程方法现在能够捕获两个库之间的能量转移。假设集体模式的快速弛豫，我们推导出一个粗粒度的速率方程的大自旋，并讨论了如何原来的迪克超辐射的存在下的额外的水库。我们的主要发现是一个协同增强整流效应，由于超透射热流（缩放二次与$N$）和两个水库的不对称耦合的相互作用。对于大的$N$，系统因此可以在偏置反转下显著地放大电流不对称性，起到热二极管的作用。我们还简要地讨论了集体自旋的耦合是局部耗散的情况，表明热二极管效应仍然存在。