Strong system-bath coupling induces negative differential thermal conductance and heat amplification in nonequilibrium two-qubits systems
应用非平衡极化子变换的Redfield方程结合全计数统计分析了非平衡双量子比特系统中的量子热传递。稳态热流与弱和强量子位浴耦合是明确统一的。在双端结构中，负微分热导被解开，具有强的量子位-浴耦合和有限的量子位分裂能量。部分强的自旋-玻色子相互作用足以显示负的微分热导。基于三端结构，即两个量子位不对称耦合到三个热浴，在强量子位-热浴耦合的情况下观察到巨大的热放大因子。此外，无论是左自旋玻色子耦合还是右自旋玻色子耦合的强相互作用都能表现出明显的热放大效应。
2019-03-02 quant-ph
Nonequilibrium Quantum Free Energy and Effective Temperature, Generating Functional and Influence Action
提出了与热浴强耦合的动力学高斯量子开放系统的非平衡自由能$\mathcal{F}_{\textsc{s}}$的定义，并利用生成泛函给出了关于粗粒有效作用量和影响作用量的形式推导.对于以本文所研究的量子布朗运动模型为例的高斯型开放量子系统，可以自然地引入随时间变化的有效温度，并据此定义非平衡自由能$\mathcal{F}_{\textsc{s}}$、冯诺伊曼熵$\mathcal{S}_{vN}$和约化系统的内能$\mathcal{U}_{\textsc{s}}$（$S$）.与文献中提到的浴温的非平衡自由能相反，我们在这里发现的非平衡热力学函数在系统的完全非平衡演化历史中服从熟悉的关系$\mathcal{F}_{\textsc{s}}(t)=\mathcal{U}_{\textsc{s}}(t)- T_{\textsc{eff}} (t)\,\mathcal{S}_{vN}(t)$ { \it在任何时刻}。在系统平衡后，它们在弱耦合极限下与常规平衡热力学中的对应物一致。由于有效温度捕获系统的状态及其与浴的相互作用，在系统平衡时，它接近略高于初始浴温度的值。值得注意的是，它保持非零的零温度浴，信号的存在系统浴纠缠。合理地，在高浴温和超弱耦合下，它与浴温变得难以区分。这里发现的动态高斯量子系统的非平衡态热力学函数和关系应该为建立有意义的非平衡态量子热力学理论开辟有用的途径。
2020-12-04 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
A polaron theory of quantum thermal transistor in nonequilibrium three-level systems
利用极化子变换的Redfield方程结合全计数统计，研究了非平衡三能级系统中的量子热晶体管效应。稳态热流通过这种统一的方法得到在一个广泛的区域系统浴耦合，并可以解析地减少到Redfield和非平衡非相互作用的blip近似结果的弱和强耦合限制，分别。一个巨大的热放大现象出现在强系统浴耦合限制，中间热浴介导的过渡被发现是至关重要的解开的潜在机制。此外，热放大也表现出适度的耦合强度，这可以在极化子框架内得到适当的解释。
2019-10-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonequilibrium quantum fluctuation relations for harmonic systems in nonthermal environments
我们给出了耦合到多谐振子池的量子力学谐振子的精确广义非平衡涨落关系。每种不同的浴都是在其各自的（通常是非热的）状态下制备的。从振子动力学的精确解出发，我们研究了一般非平衡条件下振子位置的涨落以及通过振子的能流的涨落。特别是，我们制定了一个振荡器的位置自相关函数，概括了一个单一的浴在热平衡的情况下的标准结果的波动耗散关系。此外，我们还证明了位置算子的生成函数满足一个广义的Gallavotti-Cohen关系。对于通过振荡器的能量转移，我们确定了平均能量电流以及电流波动。最后，我们讨论了推广的累积生成函数的能量转移到非热浴制备。
2013-10-09 cond-mat.stat-mech quant-ph
Perturbative Analysis of Nonequilibrium Steady States in Quantum Systems
研究了两个不同温度的热浴中量子系统的非平衡稳态。我们使用与时间无关的微扰展开与两个热浴耦合，以获得的密度矩阵的NESS。特别地，我们给出了反射对称和弱非平衡情况下的密度矩阵的显式表示。我们还计算了能流的期望值，并表明久保公式在这种情况下成立。
2012-03-16 cond-mat.stat-mech quant-ph
Nonequilibrium quantum thermometry with noncommutative system-bath couplings
Sivas Cumhuriyet University（锡瓦斯恰努尔大学）；Sivas Cumhuriyet University Nanophotonics Application and Research Center-CUNAM（锡瓦斯恰努尔大学纳米光子学应用与研究中心）；Abdelmalek Essaadi University（阿卜杜勒马利克·埃萨迪大学）
本研究通过非交换系统-环境耦合实现高精度量子温度计，在非平衡条件下提升热灵敏度和测量精度。
2025-12-22 quant-ph
Unifying quantum heat transfer in a nonequilibrium spin-boson model with full counting statistics
为了研究驱动非平衡自旋玻色子模型中量子热传递的全计数统计，我们建立了一个带有辅助计数场的广义非平衡极化子变换Redfield方程.这使我们能够研究从弱到强的量子位浴耦合的影响。在没有外部调制的情况下，我们观察到稳态热通量和噪声功率在中等耦合状态下的最大值，低于此值，我们发现这两个输运量被有限量子比特能量偏置增强。在外加调制的情况下，几何相位感应热通量在零量子比特能量偏置（无偏置）下随着量子比特-浴槽耦合的增加而单调减小。而在有限量子比特能量偏置（有偏置）下，几何相位诱导热流在强耦合区表现出有趣的反转行为。我们的结果统一了弱和强量子位浴耦合区域中看似矛盾的结果，并对非平衡热传递的量子涨落进行了详细的剖析。
2017-02-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
High-temperature nonequilibrium Bose condensation induced by a hot needle
我们从理论上研究了一维理想玻色气体，通过耦合到两个热浴：一个全球浴的温度$T$和一个“热针”，浴的温度$T_h\gg T$与本地化的耦合系统驱动到一个稳定的状态远离平衡。值得注意的是，该系统的特点是在温度$T$的数量级大于平衡冷凝温度的交叉有限尺寸玻色冷凝。这种违反直觉的效果是由两个浴之间的竞争导致的长波长激发的抑制来解释的。此外，对于足够大的针温度基态凝聚取代凝聚成一个激发态，这是有利于其较弱的耦合到热针。我们的研究结果为制备具有非常规性质的量子简并非平衡稳态态提供了一种一般策略。
2017-07-27 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Negative differential thermal conductance and heat amplification in a nonequilibrium triangle-coupled spin-boson system at strong coupling
研究了三端三角耦合自旋玻色子系统的非平衡量子热传递。通过包括非平衡无相互作用的blip近似方法结合全计数统计，我们解析地获得了稳态的人口和热流。在强量子位-浴耦合下，可以清楚地观察到负的微分热导和巨大的热放大因子。%，并且在中等偶联状态下热放大被显著抑制。此外，门控量子位和门控热浴之间的强相互作用被解释为是强制性的，以表现出这些远离平衡的特征。
2017-11-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fluctuation-Dissipation Relation for Open Quantum Systems in Nonequilibrium Steady State
继续我们关于线性和非线性开放量子系统中涨落耗散关系（FDR）的性质和存在性的工作[1-3]，这里我们考虑线性系统处于非平衡稳态（NESS）时的涨落耗散关系。与模型的两个振荡器（被认为是一个短的谐波链的两端），每个连接到一个热浴的不同温度，我们发现，当链是完全放松，由于相互作用与浴，连接噪声内核和虚部的耗散内核的链在一个浴的关系不承担传统形式的FDR在平衡的情况下。存在一个我们称之为“偏置电流”的附加项，它取决于浴槽初始温度和振荡器间耦合强度的差异。我们进一步表明，这一项是有关的两个浴之间的稳定热流时，系统是在NESS。了解内部热交换（在浴和端部振荡器之间）和内部热传递（在链内）的实时发展以及它们对系统中的参数的依赖性的能力为量化控制和量子热机或热设备的设计提供了可能性。
2020-07-02 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Rectification in Nonequilibrium Steady States of Open Many-Body Systems
我们研究了如何利用多粒子系统和非平衡浴的无量纲不变耦合来整流粒子电流，为此我们考虑了在一维开放费米子系统的非平衡稳态中实现浴感应电流的最小设置。我们首先分析耗散动力学与非互易Lindblad运营商，并确定一类Lindblad运营商，足以获得单向电流。我们表明，单向粒子输运可以在一般情况下发生时，Lindblad运营商是互惠的反演对称性和时间反演对称性的微观哈密顿量被打破。我们证明了这一机制的基础上，包括Rashba自旋轨道耦合和塞曼磁场的分析和数值方法。
2020-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium Steady State in Open Quantum Systems: Influence Action, Stochastic Equation and Power Balance
非平衡系统定态的存在唯一性问题是统计力学研究的一个重要课题。对于高斯系统，例如一端与热浴相连的谐振子链，以及特定条件下的非谐振子，明确的答案以已证明的定理的形式存在。在量子多体系统中解决这个问题对目前来说是一个挑战。在这项工作中，我们解决这个问题，推导出的随机方程的减少系统与自洽的反作用从两个浴，计算能量流从一个浴链到另一个浴，并表现出一个功率平衡关系的总（链+浴）系统，这证明了存在一个NESS在这个系统中在晚些时候。它对链的初始条件的不敏感性证实了它的唯一性。本文采用的泛函方法是利用影响泛函、粗粒度随机有效作用量，导出随机方程，计算开放量子系统中物理变量的平均值。这包括取系统量子算符的期望值和粗粒度环境中随机变量的分布平均值。该方法虽然形式上比较正式，但结构紧凑，功能完备.它也可以很容易地容纳微扰技术和图形方法从场论。总之，它提供了一个坚实的平台，进行系统的研究开放量子系统的非平衡动力学和量子热力学。
2014-06-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Steady-state entanglement and coherence of the coupled qubit system in equilibrium and nonequilibrium environments
基于超越久期近似的Bloch-Redfield主方程，我们研究了两个耦合量子比特与局域玻色子或费米子库相互作用的稳态纠缠和相干性.我们发现，有非零的稳态相干的非平衡情况下，它的单调增长的非平衡条件量化的温度差或化学电势差的两个浴。在一般情况下，稳态纠缠是非平衡条件以及在平衡设置浴参数的非单调函数。我们还发现，无论非平衡条件的强度如何，弱的量子位间耦合和高的基温或化学势都可以强烈地抑制稳态纠缠和相干。另一方面，当两个量子比特的能量失谐与非平衡条件以补偿方式使用时，可以导致在某些参数区域中的稳态纠缠的显著增强。此外，在类似条件下，当量子位耦合到与系统交换粒子的费米子浴时，通常比与系统交换能量的玻色子浴具有更强的稳态纠缠。我们还讨论了在非平衡环境中测量耦合量子比特系统稳态纠缠和相干性的可能实验实现。这些结果为优化耦合量子比特系统的稳态纠缠和相干性提供了一般性的指导，并可能在量子信息技术中得到潜在的应用。
2019-03-26 quant-ph
Impact of counter-rotating-wave term on quantum heat transfer and phonon statistics in nonequilibrium qubit-phonon hybrid system
反旋波项（CRWTs）在具有强系统浴耗散的开放小量子系统中被认为是至关重要的。在这里，通过在一个非平衡量子比特-声子混合模型的例子，我们表明，CRWTs可以发挥重要的作用，即使在弱系统浴耗散的量子热传递。利用相干声子态，我们得到了热交换率分别由驻波项和CRWT贡献的量子主方程。我们发现，仅包括RWT，稳态热流和电流波动将显着抑制在大的温度偏置，而他们强烈增强，考虑CRWT此外。此外，对于声子统计，平均声子数和双声子关联几乎不受仅RWT的强量子比特-声子杂化的影响，而通过另外基于CRWT的合作跃迁，它们将显著冷却。因此，量子传热系统中的CRWTs应谨慎对待。
2020-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Measurability of nonequilibrium thermodynamics in terms of the Hamiltonian of mean force
与单一热浴强接触的开放（经典或量子）系统的非平衡热力学可以方便地用平均力的哈密顿量来描述。然而，常规配方受到测量系统-浴复合物的平衡性质差异的必要性的限制。我们利用定义热力学量时所涉及的自由度（这使得热力学不变）来表明，平均力的哈密顿量可以仅从系统上的测量中推断出来，直到不相关的自由度。在这样做的时候，我们反驳了Phys.Rev.E94，022143和arXiv：1911.11660中表达的关键批评。我们还讨论了批评的其余部分。
2020-05-08 cond-mat.stat-mech quant-ph
Nonequilibrium-induced enhancement of dynamical quantum coherence and entanglement of spin arrays
核自旋产生的随机磁场一直被认为是量子点自旋退相干的主要来源。在这里，我们得到了精确的和分析的方式通过超精细相互作用耦合到核自旋环境的自旋量子比特的动力学，超越了弱系统浴相互作用和马尔可夫近似。我们预测，在核浴中，化学电势梯度产生的详细平衡破坏导致了粒子数、量子相干性和纠缠的快速振荡，这些在传统情况下是不存在的（即，Overhauser噪声）。这是由于系统的非平衡特性，如振荡周期和化学势不平衡之间的关系所示。我们的结果揭示了非平衡态的细节平衡破坏对于增强自旋量子比特的动力学相干和纠缠的重要性。此外，我们的精确解明确地表明，由核自旋组成的非马尔可夫浴可以保持集体量子态，由于恢复的相干性。最后，我们提出了一个实验，使用超冷囚禁离子观察这些非平衡和记忆效应。
2017-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Influence of equilibrium and nonequilibrium environments on macroscopic realism through the Leggett-Garg inequalities
通过两个相互作用量子比特系统中的两次和三次Leggett-Garg不等式（LGI）研究了宏观实在论.这两个量子位与两个玻色子（热或光子）浴或费米子（电子）浴耦合。我们研究了平衡和非平衡环境如何影响LGI。一种表征非平衡条件的方法是通过温度差（对于玻色子浴）或化学电势差（对于费米子浴）。我们还研究了由非平衡环境产生的热或粒子流以及熵产生率。导出了基于超越久期近似的量子主方程的广义广义几何指数的解析形式和广义几何指数的最大值。LGI函数和相应的最大值具有不同的贡献，描述相干演化的部分和描述系统与环境之间的耦合的部分。环境耦合部分可以来自平衡环境或非平衡环境。非平衡态动力学由Bloch-Redfield方程量化，该方程超越了Lindblad形式。我们发现，由温度差或化学电势差量化的非平衡性可以导致LGIs的破坏或LGIs最大值的增加，从而从LGIs保持的某些平衡情况恢复量子性质。相应的非平衡热力学成本由非零熵产生率量化。我们发现的非平衡促进的LGI破坏为量子信息处理和量子计算设备的设计提供了一种新的策略，以保持量子性质和量子关联。
2020-05-24 quant-ph
Dissipative phase transition in a spatially-correlated bosonic bath
在封闭的多体量子系统中，对称性的存在导致了可积性。对于这样的可积系统，不发生完全热化。因此，系统仍然是非遍历的。另一方面，一组非相互作用的原子连接到一个规则的玻色子浴热化。在这里，我们表明，这样的原子在一个空间相关的热浴可以显示这两种行为取决于温度。在零温度下，浴具有大的相关长度，因此它充当公共环境。在这种情况下，存在一组弱对称性，这阻止了热化。当温度升高到零度以上时，系统经历一阶破缺耗散相变。
2021-04-18 cond-mat.stat-mech quant-ph
Correlated projection operator approach to non-Markovian dynamics in spin baths
开放量子系统的动力学研究通常是在系统-浴相互作用中进行弱耦合和弱关联展开。对于表现出强耦合和高度非马尔可夫行为的系统，这种方法是不合理的。我们应用最近提出的相关投影超算子技术的模型的中心自旋耦合到一个自旋浴通过充分海森堡相互作用。解析解的Nakajima-Zwanzig和时间卷积主方程的确定和精确解的结果进行比较。关联投影算符技术是对经典方法的一种改进，可以应用于诸如量子点中的超精细相互作用等许多物理问题。
2007-12-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Entanglement at High Temperatures? II. Bosonic Systems in Nonequilibrium Steady State
这是一系列的三篇论文中的第二篇，研究在高温下量子系统在热平衡（情况A）、非平衡（情况B）和非平衡稳态（情况C）下的纠缠是如何可行的。我们在这里分析的系统由两个耦合的量子谐振子组成，每个谐振子都与它自己的浴相互作用，浴由标量场描述，温度设置为$T_1 > T_2$。对于这里研究的\textit{constant bilinear inter-oscillator coupling}（情况C1），由于高斯性质，即使对于强耦合，该问题也可以在任意温度下精确求解。我们发现，与相同NESS设置中的热传输相反，有效的纠缠判据通常不是浴温差的函数[1]。因此，降低其中一个热浴的温度并不一定有助于保护振荡器之间的纠缠。事实上，如果任何一个热浴的温度高于临界温度$T_c$，量子纠缠就会消失。通过对Langevin方程的推导，我们充分展示了该系统的纠缠动力学如何依赖于$T_{1}$、$T_{2}$、振子间耦合和系统浴耦合强度。对于弱的蒸发器-浴耦合，临界温度$T_c$大约是振荡器频率的倒数，但是对于强的蒸发器-浴耦合，它将取决于浴截止频率。我们的结论是，在大多数现实的情况下，玻色子系统在NESS与常数双线性耦合，“热纠缠”在很大程度上是一个虚构的。在论文III中，我们将研究\textit{time-dependent driven coupling }的情况（C2），它包含[2]中描述的参量泵浦类型，…
2015-03-12 hep-th quant-ph
Nonequilibrium heat transport and work with a single artificial atom coupled to a waveguide: emission without external driving
我们观察到连续的光子发射到波导从超导量子比特没有外部驱动的应用程序。为了解释这一观察结果，我们建立了一个两浴模型，其中量子位同时耦合到冷浴（波导）和热浴（次级环境）。我们的研究结果表明，热浴的热光子占用高达0.14光子，比冷波导大35倍，导致非平衡热传输的功率高达132 zW，从量子位发射光谱估计。通过在样品输出和输出线中的第一冷放大器之间增加更多的隔离，热传输被强烈抑制。我们的解释是，热浴可能会产生从积极的两个层次的系统被激发的噪声从输出线。我们还应用相干驱动，并使用波导测量热力学功和热，表明波导光谱学是一个有用的手段来研究量子热机和制冷机。最后，基于理论模型，我们提出了如何将类似的装置用作噪声谱仪，这为校准混合量子系统的背景噪声提供了一种新的解决方案。
2021-07-27 quant-ph
Spin-1/2 XXZ chain coupled to two Lindblad baths: Constructing nonequilibrium steady states from equilibrium correlation functions
本文以 spin-1/2 XXZ chain 为例，证明在弱驱动下，开系统的非平衡稳态（含时间演化）可仅由封闭系统的平衡关联函数构建，该对应关系能高效处理大尺度开系统，并指出了有限系统提取输运系数的陷阱。
2023-11-27 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Nonequilibrium Quantum Batteries: Amplified Work Extraction Through Thermal Bath Modulation
本文研究多热库环境下两单元和三单元量子电池的稳态功提取，发现提高中间热库温度可显著增强可提取功，并揭示ergotropy与单元间耦合强度存在最优区间，为高性能量子电池设计提供理论依据。
2025-02-08 quant-ph
Heat transport in harmonic oscillator systems with correlated baths: Application to optomechanical arrays
我们研究了与独立热浴接触的$N$谐振子和耦合到一个共同的振子之间的声子输运，并导出了弱耦合极限下振子之间稳态热流的表达式。我们将这些结果应用到由一对机械谐振器组成的光机械阵列，该谐振器通过辐射压力耦合到单个量子化电磁场模式以及具有不同温度的热浴。在弱耦合的限制，该系统被证明是等效的两个相互耦合的谐振子在一个有效的共同的热浴接触，除了他们的独立浴。稳态占用数和热流推导和讨论在各种制度的利益。
2014-12-23 cond-mat.stat-mech quant-ph
Nonequilibrium Quantum Thermodynamics in Non-Markovian Adiabatic Speedup
如果要构建可靠的量子设备，了解量子系统与其环境之间的热传递无疑具有重要意义。本文研究了绝热加速过程中非马尔可夫开放系统中系统与熔池之间的传热。利用量子态扩散方程方法，计算了系统在自由演化过程中和系统受外界控制时的热流、能流和功率。虽然热流随着系统-浴耦合强度和浴温度的增加而增加，但它可以受到浴的非马尔可夫性质的限制。在没有脉冲控制的情况下，热流几乎等于能流。另一方面，在脉冲控制下，能量电流几乎等于功率。在这种情况下，我们表明，非Markovianity是一个有用的工具，通过近似绝热动力学驱动系统，在整个演化过程中，脉冲控制作用于热流和功率之间的转换。
2021-07-27 quant-ph
Unifying quantum heat transfer and superradiant signature in a nonequilibrium collective-qubit system: a polaron-transformed Redfield approach
研究了多量子比特与两个热浴相互作用的集体量子比特系统中量子热传递的全计数统计。应用嵌入辅助计数场的非平衡极化子变换Redfield方法获得了稳态热流和涨落，这使我们能够在宽范围内研究量子位浴相互作用的影响。热流，电流噪声和偏度都被发现，以明确统一的限制结果在弱耦合和强耦合，分别。此外，超辐射传热被澄清为一个系统的尺寸依赖性的效果，和大量的量子比特显着抑制非平衡超辐射签名。
2019-03-04 quant-ph
Nonequilibrium thermal entanglement in three-qubit $XX$ model
利用主方程和有效哈密顿方法，研究了三量子比特$XX$模型中的稳态纠缠。对称和非对称的量子比特-量子比特耦合被认为是。该系统（三个量子位）耦合到两个不同温度的玻色子浴。利用有效哈密顿量方法计算了系统的稳态纠缠度，讨论了系统的稳态纠缠度与温度和耦合度的关系。结果表明，对于对称的量子位-量子位耦合，最近邻居之间的纠缠是相等的，与两个浴的温度无关。纠缠的最大值达到$T_L=T_R$。然而，对于非对称的量子比特-量子比特耦合，情况完全不同。不同温度下的浴有利于纠缠，最近邻粒子之间的纠缠不再相等。通过研究稳态下每个本征态的概率分布，我们对这些观测结果给出了解释。这些结果表明，稳定的纠缠可以通过两个浴的温度来控制。
2009-10-21 quant-ph
Dynamics of nonequilibrium thermal entanglement
研究了不同温度下耦合到玻色子浴中的简单自旋链（两个自旋）的动力学。得到了系统约化密度矩阵的解析解，分析了自旋-自旋纠缠的动力学和温度依赖性。结果表明，该系统收敛到一个稳定的状态。如果两个自旋的能级不同，则稳态并发在不相等的浴温下呈现其最大值。研究发现，局域能级的不同可以使稳态纠缠在高温下更加稳定。
2009-05-05 quant-ph
Nonequilibrium Nonlinear Open Quantum Systems I. Functional Perturbative Analysis of a Weakly Anharmonic Oscillator
介绍了一种处理弱非线性量子场耦合系统的泛函微扰方法。我们用这种方法得到了量子非谐振子与热浴相互作用系统的协方差矩阵元和关联函数。我们确定了基于非平衡动力学的非线性开放量子系统的涨落耗散关系。为了建立它与动力学平衡的联系，我们进一步研究了非谐振子与浴场之间的能量流动。净流的消失{是}这种开放系统构型存在平衡态的指示。所得结果对研究非线性量子系统的非平衡物理过程，如热传递或电子输运等，是有用的。
2020-06-24 hep-th quant-ph
Manipulating energy and spin currents in nonequilibrium systems of interacting qubits
我们考虑量子比特的一般相互作用链，它们在边缘耦合到固定偏振的浴。我们可以确定非平衡稳态，由Lindblad主方程的不动点描述。在对局域抽运和相互作用的一般假设下，揭示了约化密度矩阵的对称性。这种对称性极大地限制了稳态密度矩阵的形式，使得一点和多点关联函数的指数大子集消失。作为一个例子，我们展示了如何在海森堡自旋链中，适当选择浴可以完全关闭自旋或能流，或两者兼而有之，尽管存在大的边界梯度。
2013-02-12 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Long-range Kitaev chain in a thermal bath: Analytic techniques for time-dependent systems and environments
本文构建耦合热库的开放 Kitaev 链最小模型，自洽导出可热化的 Lindblad 主方程，并用第三量子化描述含时驱动下的非平衡动力学。
2022-04-15 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Thermodynamic Uncertainty Relations, Generalized Current Fluctuations and Nonequilibrium Fluctuation-Dissipation Inequalities
热力学不确定性关系（TURs）是我们工具箱中用于处理非平衡系统热力学的少数基础广泛的基本关系之一。TUR的一种形式量化了在确定非平衡电流时达到一定精度的最小能量成本。在我们的研究计划的这个初始阶段，我们的目标是使用线性开放量子系统的微观物理模型提供TURs的量子理论基础，在那里可以获得精确的解决方案。在论文[Dong \textit{et al.}，Entropy { \bf 24}，870（2022）]中，我们证明了在完全非平衡条件下，TURs如何植根于量子不确定原理和涨落耗散不等式（FDI）。在本文中，我们将注意力从量子基础转移到热表现。使用微观模型的浴的光谱密度在量子布朗运动的研究，我们制定了一个“热”FDI的量子非平衡动力学，这是有效的在高温下。这使得我们在这里得到的量子TURs的经典域，因此可以与一些流行形式的TURs。在热能为主的制度，我们的FDIs提供了更好的估计热力学量的不确定性。我们的治疗包括从环境到系统的完全反作用。作为广义电流的一个具体例子，我们研究了进入布朗粒子的能流或功率，并找到了相应的电流-电流关联的精确表达式。在这样做，我们表明，统计性质的浴和因果关系的系统+浴相互作用都进入TURs服从的热力学量。
2022-07-25 cond-mat.stat-mech physics.atom-ph quant-ph
Single-atom quantum probes for ultracold gases using nonequilibrium spin dynamics
量子探针是原子大小的设备，将其环境的信息映射到量子力学状态。通过改进测量，同时最大限度地减少对环境的扰动，它们形成了量子技术的核心资产。我们通过将单个Cs原子浸入超冷Rb浴中来实现基于自旋的量子探针。控制探针和浴之间的非弹性自旋交换过程允许将运动和热信息映射到量子自旋状态上。我们表明，稳态自旋布居非常适合于绝对测温，减少温度测量的量子自旋分布的检测。此外，我们还发现，通过非平衡自旋动力学，可以使每一次非弹性碰撞的信息增益最大化。非平衡态量子探测的灵敏度有效地超过了量子探测的稳态克拉梅尔·拉奥极限几乎一个数量级，同时将浴的扰动减少到只有三个角动量量子。我们的工作铺平了道路，在海森堡极限量子系统的本地探测，而且通过控制非平衡动力学优化测量策略。
2019-06-03 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Mpemba effects in nonequilibrium open quantum systems
研究了非平衡开放量子系统中的Mpemba效应，发现非平衡条件可显著扩大效应参数范围、影响量子关联演化中的正逆MPE，并揭示了非平衡诱导的量子相干对MPE的重要贡献。
2024-08-13 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph quant-ph
Fluctuation-Dissipation Relation for a Quantum Brownian Oscillator in a Parametrically Squeezed Thermal Field
本文研究了量子布朗振子的非平衡演化，它模拟了谐振子或Unruh-DeWitt探测器的内部自由度，耦合到非平衡、非平稳的量子场，并探讨了在它接近平衡后是否存在涨落耗散关系.这是一个重要的问题，因为压缩浴场不能达到平衡，然而，正如这项工作所示，系统振荡器确实可以，这是FDR的必要条件。我们讨论了三种不同的设置：A）浴场本质上始终保持在压缩的热态，其压缩参数是模式和时间无关的常数。这种情况在量子光学和量子热力学中经常遇到。B）光场最初处于热态，但受到参量过程的影响，导致依赖于模式和时间的压缩。这种情况在宇宙学和动力学卡西米尔效应中得到了满足。在这两种过程中，熔池中的压缩都会影响振子的非平衡演化。我们发现，在晚些时候，它接近平衡，这保证了存在的FDR。压缩的特征由振子的有效平衡温度来表征，FDR中的因子只与巴斯噪声核的定态分量有关。设置C）更微妙：有限的系统-浴耦合强度可以使谐振子处于压缩态，即使浴场是平稳的，不参与任何参数过程。在这种情况下，系统的压缩一般是依赖于时间的，但当内部动力学完全放松时，压缩变得恒定。我们首先评论了涉及压缩热浴的广泛的物理过程，最后评论了FDR在捕捉非平衡系统中量子逆反应本质方面的意义。
2022-01-04 cond-mat.stat-mech gr-qc hep-th
Suppression of decoherence in quantum registers by entanglement with a nonequilibrium environment
结果表明，非平衡环境可以抑制量子寄存器中不同消相干自由子空间之间的消相干。的效果被发现在框架内的精确相干产品的解决方案，模型寄存器退相干浴简并谐波模式，通过耦合线性浴坐标。这些解决方案代表了一个自然的非平衡扩展的标准解决方案的解耦初始寄存器状态和热环境。在适当的条件下，相应的减少寄存器分布可以传播在一个不受干扰的方式，即使在属于不同的消相干自由子空间的状态之间的纠缠的存在下，尽管持续浴纠缠。作为一个副产品，我们也得到了一个完善的图片下的相干动力学的bang-bang退相干控制。特别是，它示出，在一个典型的邦邦周期中的每个射频脉冲诱导复苏的相干性，这些复苏是利用在一个自然的方式由邦邦协议的时间对称化版本。
2002-07-08 quant-ph
Time crystals and nonequilibrium dissipative phase transitions mediated by squeezed bath
研究了压缩真空储层影响下非平衡耗散相变的时间晶体行为，发现增加压缩强度能使相变更尖锐，Liouvillian 谱分析揭示了热力学极限下时间晶体相的形成，并证实了弛豫动力学对储层性质的敏感性。
2025-07-11 quant-ph
Comments on Extraction of Work from a Single Thermal Bath in the Quantum Regime
在PRL [1]中，作者声称表明“克劳修斯不等式可以被违反，甚至可以通过参数的循环变化从热浴中提取功（“永久移动”），并且这种行为的物理原因可以追溯到非平衡浴中的量子相干性（原文如此）"。
2007-06-20 quant-ph
Quantum machines powered by correlated baths
我们考虑由局部平衡水库，共享经典或量子相关的热机。储层由所谓的碰撞模型或重复相互作用模型建模。在我们的框架中，两个水库粒子，最初准备在一个热状态，通过一个幺正变换相关，然后局部相互作用的两个量子子系统，形成的工作流体。对于一类特殊的幺正，我们展示了如何应用到水库粒子的转换影响的热量转移和工作产生。然后，我们计算了随机选择幺正变换时的热和功的分布，证明了全交换变换是最优变换。最后，我们分析了机器的性能，在机器的微观组成部分之间建立的经典和量子相关性。
2020-08-27 cond-mat.stat-mech quant-ph
Bath energy for correlated initial states versus information flow in local dephasing channels
浴能量的变化进行了比较与信息流中的本地移相通道。通过对量子比特进行选择性测量，从整个系统的热平衡中准备特定的相关初始条件。所研究的频谱密度是欧姆在低频率，包括对数扰动的幂律分布。浴和相关能量交替增加或减少，单调，在很长一段时间内，根据欧姆参数的值，遵循对数和幂律。考虑初始条件，使得环境处于热状态，从量子位的状态分解。在超欧姆制度的信息流的长时间的功能被转移到浴和相关能量，通过改变初始条件从因式分解到特别相关，即使不同的温度。事实上，谱密度的低频结构提供了与因式分解的初始条件有关的信息回流，导致了与特定关联的初始组态有关的浴（关联）能量的增加（减少）。通过执行初始条件的相同改变，提供信息损失的光谱性质产生浴（相关）能量的减少（增加）。
2017-05-19 quant-ph
Steady state current fluctuations and dynamical control in a nonequilibrium single-site Bose-Hubbard system
本文研究了耦合到两个热浴的单格点玻色-哈伯德模型中的非平衡能量传递。通过引入量子动力学方程和全计数统计，我们研究了稳态能流和噪声功率。分析了非线性Bose-Hubbard相互作用对传输行为的影响，揭示了传输行为的非单调性。特别地，在强在位排斥极限下，结果与非平衡自旋玻色子模型一致。我们还推广了量子动力学方程，研究了几何相位诱导的能量泵。一个有趣的反转行为是通过提高玻色-哈伯德排斥强度解开。
2017-11-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonequilibrium open quantum systems with multiple bosonic and fermionic environments: A hierarchical equations of motion approach
本文提出了一种分层运动方程方法，可以精确地数值模拟一般开放量子系统中的非平衡输运，该系统涉及多个宏观玻色子和费米子环境。该方法的性能被证明为一个模型的纳米系统，其中涉及相互作用的电子和振动的自由度，并耦合到费米子和玻色子浴。结果表明，复杂的相互作用的电子和振动的自由度，在这种非平衡运输方案的电压和热驱动的运输过程。此外，使用的重要性准则，以提高效率的方法进行了讨论。
2021-06-16 cond-mat.stat-mech quant-ph
Enhancing violations of Leggett-Garg inequalities in nonequilibrium correlated many-body systems by interactions and decoherence
我们确定了不同的计划，以提高开放多体系统中的Leggett-Garg不等式的违反。考虑到量子输运的非平衡原型设置，我们表明，粒子相互作用控制的方向和幅度的最大违反和强相互作用和强驱动的制度，体退相增强的违反。通过对一个极小模型的分析研究，我们揭示了解释这种退相干增强量子性的基本成分，说明了这种效应出现在各种各样的系统中。
2019-11-28 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Dephasing enhanced transport in nonequilibrium strongly correlated quantum systems
最近研究的一个关键见解是，噪声（如失相）可以通过抑制相干单粒子干涉效应来提高量子输运的效率。然而，目前尚不清楚失相是否可以增强相互作用的多体系统中的传输。在这里，我们解决这个问题，通过分析边界驱动的无自旋费米子链的输运性质与最近邻相互作用受到批量退相。多体非平衡定态的确定使用相应的量子主方程的大规模矩阵乘积模拟。我们发现失相增强运输只有在强相互作用的制度，它被证明是诱导非相干跃迁桥接束缚暗态和移动本征态带之间的差距。运输增强的一般性质是说明了一个简单的玩具模型，其中包含了其出现所需的基本要素。令人惊讶的是，即使在整个系统的线性响应制度的效果是显着的，它是预测存在于任何大型和有限的链。系统对失相的响应还建立了传输退化和增强状态之间潜在非平衡相变的特征。这种过渡的存在不依赖于所考虑的模型的可积性。因此，预计失相增强传输将在更现实的非平衡强相关系统中持续存在。
2015-04-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Prethermalization in an open quantum system coupled to a spatially correlated Bosonic bath
研究耦合到空间关联玻色子浴的开放量子系统，发现当浴关联长度远大于原子间距时系统表现为近可积，并涌现出具有对数熵增长的预热态，可应用于量子纠缠存储器件。
2024-01-06 cond-mat.stat-mech quant-ph
Response theory for nonequilibrium steady-states of open quantum systems
本文介绍了一种非平衡稳态态的开放量子系统受哈密顿扰动的响应理论。工作在弱系统浴耦合制度，我们的结果是来自Lindblad-Gorini-Kossakowski-Sudarshan形式主义。我们发现，系统的小扰动的响应是不是简单地与系统内的关联函数，不像传统的线性响应理论在封闭系统或期望的波动耗散定理。在极限情况下，当扰动相对于与周围环境的耦合很小时，或者当它不导致系统的本征结构的变化时，存在扰动展开，其中响应函数与系统关联函数和由周围环境引起的附加力的总和有关。然而，远离这些限制制度，长期近似的结果在一个奇异的响应，不能在传统的方法中捕获，但可以通过恢复到微观哈密顿描述。这些发现说明了明确的计算在耦合量子位和非谐振子在不同温度下与玻色子浴接触。
2021-06-09 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph quant-ph
Geometrical bounds on irreversibility in squeezed thermal bath
不可逆熵产生在量子热力学过程中起着重要的作用。在这里，我们调查的几何边界的IEP在非平衡热力学通过举例耦合到一个系统的压缩热浴受到耗散和退相，分别。我们发现，在耗散和退相的情况下，IEP的几何边界总是以相反的方式移动，在退相和耗散的情况下，IEP的上界和下界分别变得更紧。然而，无论是在耗散或失相下，我们可以减少IEP本身的临界时间和临界时间的界限达到平衡收获的挤压效应的好处，其中IEP的值，量化的热力学不可逆性的程度，也变得更小。因此，由于压缩热浴的非平衡性质，系统-浴相互作用能对IEP产生显著影响，导致其边界的紧密性。我们的研究结果与热力学第二定律并不矛盾，因为挤压池作为一种可用的资源，可以提高量子热力学器件的性能。
2022-04-25 physics.optics quant-ph
Relativistic motion through a thermal bath as a thermodynamic resource
Palacky University（帕尔卡大学）
通过相对运动，局部量子系统被驱动进入非吉布斯稳态，其中一类可作为噪声随机钟，另一类具有非平衡自由能，可用于功提取或存储。
2025-12-20 hep-th quant-ph
Heat-Bath Algorithmic Cooling with correlated qubit-environment interactions
高纯量子态的受控制备是量子信息科学实际应用的核心，从大多数量子算法的状态初始化到满足量子纠错容错阈值的辅助量子比特的可靠供应。热浴算法冷却已被证明可以通过熵的受控再分配和与浴的多次接触来纯化量子位，不仅适用于整体实现，而且适用于具有强但不完美测量的技术。然而，在以前的工作中已经假设了与浴的相互作用的隐含限制。在本文中，我们表明，更好的净化，可以通过消除限制。更具体地说，我们包括系统和浴之间的相关性，我们利用这些相关性将熵从系统泵入浴中。我们介绍了一种工具，冷却算法，我们称之为“状态重置”，当耦合到环境是广义的从个人量子位弛豫相关量子位弛豫。我们提出了改进的冷却算法，导致纯度的增加超出了所有以前的工作，并将我们的结果与核Overhauser效应。
2017-03-08 quant-ph
Modified Bloch equations in presence of a nonstationary bath
基于系统水库描述，我们提出了一个简单的可解微观模型的非平衡浴。这抓住了非平稳量子马尔可夫过程的基本特征。我们建立了一个适当的概括的波动耗散关系有关这个过程，并探讨了基本的修改布洛赫方程，以揭示非指数衰减的布洛赫矢量分量和瞬态光谱增宽共振荧光。我们讨论了一个简单的实验方案来验证理论结果。
1999-02-11 cond-mat.stat-mech physics.optics quant-ph
Nonperturbative stochastic dynamics driven by strongly correlated colored noises
首次建立了耦合关联噪声的开放量子系统的精确随机动力学方程。通过精确求解开放量子系统的随机薛定谔方程，严格研究了两个强关联非马尔可夫浴影响下量子比特系统的非平衡动力学.我们发现，量子比特系统的量子动力学深刻调制浴和浴的记忆时间之间的相互关联，通过耗散和波动。本文报道了一类超辐射态的强浴关联所产生的远距离两量子比特大的内关联和纠缠的新物理效应。
2015-02-13 quant-ph
Exact solution for a diffusive nonequilibrium steady state of an open quantum chain
我们计算了一个非平衡稳态的量子XX链的存在下，由于在链端的浴退相和驱动。所获得的状态在弱驱动极限下是精确的，而一点和两点相关性的表达式对于任意驱动强度都是精确的。在稳定状态下，磁化强度和自旋电流显示扩散行为。另一方面，自旋-自旋关联函数具有长程关联，尽管在化学极限或平衡驱动下衰减到零。在零失相的非平衡相变发生从具有短程关联的弹道输运到具有长程关联的扩散输运。
2010-05-07 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Nonequilibrium thermometry via an ensemble of initially correlated qubits
Istituto Nazionale di Ottica del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-INO)（意大利国家光学研究所）；Department of Physics and Astronomy, Università di Firenze（佛罗伦萨大学物理与天文学系）；European Laboratory for Non-linear Spectroscopy, Università di Firenze（佛罗伦萨大学欧洲非线性光谱学实验室）
研究非平衡量子热计协议，利用量子比特作为温度探针，弱耦合到宏观热浴。通过热化过程的耗散器编码浴温，发现某些初始状态中量子 Fisher 信息在热化过渡期出现峰值，表明早期动态灵敏度增强。
2026-05-12 quant-ph
Long-lived spin entanglement induced by a spatially correlated thermal bath
我们研究了两个空间分离的量子比特耦合到一个共同的热浴可以纠缠的纯耗散动力学。我们确定了一个动态的时间尺度与耗散产生的纠缠的寿命，并表明它可以远远长于典型的单量子位退相干时间或时间尺度上的直接交换相互作用可以纠缠的量子位。我们给出了一个近似的解析表达式的量子比特并发的长时间演化，并提出了一个离子阱计划，在这种动态应该是可观察的。
2009-09-01 cond-mat.other quant-ph
