Selection-rule blockade and rectification in quantum heat transport
我们介绍了一种新的热输运现象，单向选择规则封锁，并显示它如何产生前所未有的整流玻色子热流通过分子或介观量子系统。整流源于传导单元能级的量子化和储层耦合算子的选择规则。表现出选择规则封锁的最简单系统是适当耦合的三能级系统，为高性能热二极管提供了候选。我们提出了一个分析处理的运输问题，并讨论如何将这种现象推广到多层次的系统。
2009-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Heat current rectification in segmented XXZ chains
研究了XXZ链中热流的整流问题。我们用Lindblad热浴模拟环境的影响。我们表明，在我们的系统中，整流是大的强相互作用在一半的链，如果一个浴是在足够冷的温度。对于数值上可访问的链长，我们观察到，整流增加与系统的大小。我们通过研究稳态下的两次相关性来深入了解整流机制。相互作用的存在下，也诱导了强烈的非线性响应的温度差，导致在超线性和负微分电导制度。
2019-04-03 cond-mat.stat-mech quant-ph
Heat rectification with a minimal model of two harmonic oscillators
我们研究热整流在一个最小的模型组成的两个群众进行现场和耦合的线性力与有效的Langevin浴激光相互作用引起的接触。给出了稳态热流的解析表达式。在此线性系统中发现，如果浴温度和温度依赖浴系统耦合也交换不对称的热传输。
2020-10-20 cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermal rectification in anharmonic chains under an energy-conserving noise
热通量取决于流动方向的系统称为热整流。近年来，这种效应引起了理论和实验上的广泛兴趣。然而，在大多数理论模型中，发现这种效应在热力学极限下消失，与实验不符。本文的目的是表明，整流可以恢复包括一个能量守恒的噪声，随机翻转的速度粒子与一定的速率$λ$。结果表明，只要$λ$是非零的，整流保持有限的热力学极限。这是说明在一个经典的谐波链受到四次钉扎电位（$Φ^4$模型）和耦合到热浴的朗之万方程。
2015-11-20 cond-mat.stat-mech
Fluctuating, Lorentz-force-like coupling of Langevin equations and heat flux rectification
在朗之万方程描述的物理系统中，相互作用的自由度通常通过对称参数矩阵耦合。这种耦合对称性是所涉及的保守力的时间反演对称性的结果。如果耦合参数随机波动，产生的噪声称为乘性。例如，机械振荡器可以通过弹簧“常数”的波动对称矩阵耦合。这样的系统表现出充分研究的不稳定性。本文研究了反对称、时间反演对称破缺耦合的互补情形，这种耦合可以用洛伦兹力或各种回转器实现。我们考虑的情况下，这些反对称耦合波动。这种类型的乘性噪声不会导致稳态的不稳定性，但重整化的有效非平衡摩擦。波动的洛伦兹力类耦合也允许控制和纠正热传递。这种产生不对称热通量的机制的一个值得注意的特性是，控制耦合不与系统交换能量。
2017-07-27 cond-mat.stat-mech
Environment dependent vibrational heat transport in molecular Junctions : Rectification, quantum effects, vibrational mismatch
本文利用量子自洽储库模型研究分子结振动热输运，揭示欧姆、亚欧姆和超欧姆热环境及振动失配对热整流和热流的影响。
2021-06-16 cond-mat.stat-mech
Increasing thermal rectification: Effects of long range interactions
本文研究了粒子间相互作用范围对热流的影响。我们表明，通过增加相互作用的范围，我们可以放大的热导率，甚至改变制度的热传输。更重要的是，考虑到声子学的一个关键问题，即寻找一个合适的热二极管，我们调查了一些梯度系统中的范围效应，其中热整流是一个普遍存在的现象。在这样的分级模型中，我们表明，长程相互作用可能会显着增加整流功率，并可能避免其衰减与系统的大小，从而解决相关问题的整流器通常的建议。我们的研究结果表明，梯度材料是真正的候选人的实际制造的热二极管。
2013-09-18 cond-mat.stat-mech
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。
2009-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Thermal rectification in oscillator lattices with a ballistic spacer and next nearest-neighbor interactions
在这项工作中，我们研究了不对称的热流，即，热整流，一个一维的，质量梯度系统组成的耦合谐振子晶格（弹道间隔）和两个扩散铅连接到前者的边界与最近邻和次最近邻（NNN）的相互作用。后者增强了系统的整流性能，特别是其对系统大小的独立性。该系统对于控制NNN相互作用的耦合强度的参数的非常精确的值呈现最大整流效率，该参数取决于设备操作的温度范围。这个最大值的起源是不对称的局部热流响应对应的NNN贡献在两侧的较轻的质量负载的扩散铅量化的光谱特性。当系统参数发生变化时，在存在NNN相互作用的情况下，器件的性能总是得到增强。
2021-03-02 cond-mat.stat-mech
Rectification of heat currents across nonlinear quantum chains: A versatile approach beyond weak thermal contact
在量子热力学的新兴领域内，热传递和热整流的问题是理解和设计纳米尺度的热机或制冷机的基本成分。在这里，一个一致的和通用的方法与连续的自由度操作的介观器件开发有效的从低到强的系统水库耦合和整个温度范围内。它允许覆盖弱到中等的非线性，并适用于各种情况，包括存在的障碍和外部时间依赖领域。作为一个特殊的应用程序的相干一维链的非谐振子终止的热库进行了分析，特别侧重于整流。该方法的效率打开了一扇门，也相当长的链和延伸到更高的尺寸和几何形状。
2018-10-22 cond-mat.stat-mech quant-ph
Dark-State-Induced Heat Rectification
热量和噪声控制对于量子技术的持续发展至关重要。为此，一个特别强大的工具是热整流器，它允许在一个配置的两个浴，但不是相反的热传输。在这里，我们提出了一类整流器，利用单向性的低温浴，迫使系统进入黑暗状态，从而阻止在一个配置的两个浴热传输。然而，如果两个浴被切换，则观察到热流。提出了一种使用耦合到两个谐波振荡器的quutrit的实施方案，并且对于现实的参数值，实现了超过$10^3$的整流值。此外，我们表明，热电流可以通过外部驱动放大一个数量级，而不会减少二极管的功能。热整流效应在大范围的参数中可见，并且对衰减和失相都是鲁棒的。
2022-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Heat current rectification and mobility edges
我们研究了如何在系统中的单粒子迁移率边缘的存在下，可以产生强大的热流整流。具体来说，我们研究了二次玻色子链受准周期势和耦合在其边界上的自旋浴不同的温度。我们发现，整流增加的数量级取决于在流动性边缘以上的本地化本征态链中的空间位置。最大的增强发生时，一个浴到系统的耦合是由本地本征态为主，而其他浴耦合到许多离域本征态。通过调整准周期电位的参数，因此可以改变整流的幅度，甚至反转整流的方向。
2018-09-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Heat Flow in Classical and Quantum Systems and Thermal Rectification
对决定热传导宏观规律的基本动力学机制的理解是非平衡统计力学的一项长期任务。更好地理解热传导的机制可能会导致基于控制热流的可能性的潜在有趣的应用。事实上，最近已经提出了不同型号的热整流器，其中热量可以优先沿一个方向流动。虽然这些模型离原型实现还很远，但基本机制具有非常普遍的性质，因此适合改进，并可能最终导致实际应用。我们简要地讨论了经典和量子系统中的热输运问题及其与动力学混沌性的关系。然后，我们研究热整流现象，并简要讨论了不同类型的微观机制，导致整流的热流。
2007-10-18 cond-mat.stat-mech nlin.CD quant-ph
Optimal rectification by strongly coupled spins
本文研究了一对强耦合自旋中的热输运。特别是，我们提出了一个最佳整流条件，即，在一个方向上的热量流动和在相反方向上的完全隔离。我们表明，强耦合的形式主义是必要的正确描述热流在很宽的参数范围内，包括中度到低耦合。我们提出了一种情况下，强耦合形式主义预测最佳整流，而唯象的方法预测没有热流在任何方向上，对于相同的参数值。
2014-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Gravity-Induced Thermal Rectification in Gaseous Systems
Fuzhou University（福州大学）；Xiamen University（厦门大学）
研究气体系统中重力诱导热整流问题，采用单个气体粒子最小模型分析证明重力场可产生热整流，存在效率与功率权衡，数值模拟证实在多粒子系统中也存在，为热传输提供见解并给出气体热二极管设计原则。
2026-07-17 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Comment on "Fundamental limit of phonon Tesla valve for heat rectification from first principles"
McGill University（麦吉尔大学）；Technische Universität Berlin（柏林工业大学）
本文指出，在固定背景线性化声子玻尔兹曼输运方程中，被动两端储热器问题的正向和反向电阻必然相等，方向依赖响应需与两端热整流区分。
2026-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Rectification of heat current in Corbino geometry
该研究解析证明了环形Corbino盘的弹道热整流效应，推导了热整流效率的表达式，发现提升温度比与半径比可实现完美整流，引入势垒可大幅提升效率且参数可调反转热二极管效应，为纳米热流操控提供新途径。
2023-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Thermal Rectification and Negative Differential Thermal Resistance in a driven two segment classical Heisenberg chain
利用计算机模拟研究了具有近邻相互作用的两段经典海森堡自旋链在外加磁场作用下的热输运。该系统是热驱动的热浴连接在两端和运输性能研究使用节能动力学。我们表明，通过适当调整的参数热整流可以实现-系统的行为作为一个良好的导体的热沿一个方向，但成为一个坏导体时，热梯度是反向的，关键取决于非线性和空间不对称性。此外，系统参数的适当调整产生了被称为负微分热阻（NDTR）的违反直觉且技术上重要的特征。我们发现，负责任的NDTR的出现的关键因素是一个合适的机制，以阻止在系统的大部分电流。
2013-11-08 cond-mat.stat-mech
Thermal rectification and negative differential thermal conductance in harmonic chains with nonlinear system-bath coupling
在谐波链中实现了热整流和负微分热导。我们使用广义Caldeira-Leggett模型来研究热流。与以往的研究仅考虑线性体系-浴耦合不同，我们在最近实验的基础上考虑了非线性体系-浴耦合[A. Eichler \emph{et al.}，Nat. Nanotech. \textbf{6}，339（2011）]。当线性耦合常数较弱时，非线性耦合引起的多声子过程使更多的声子通过体系-浴界面，从而增强热流。因此，当非线性耦合不对称时，可以实现热整流和负微分热导。而当线性耦合常数较强时，多声子过程以umklapp过程为主。非线性耦合抑制了热流。还实现了热整流。但与弱线性耦合常数的结果相比，整流方向相反。
2017-06-15 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Heat transport and rectification via quantum statistical and coherence asymmetries
最近在纳米尺度上的实验证实，热整流器，电子二极管的热等效物，可以在量子机制中工作。我们提出了一个彻底的调查不同的粒子交换统计，相干性和集体相互作用的量子热输运整流器两端结的效果。使用碰撞模型的方法来描述开放系统的动力学，我们得到的非线性热流的一般表达式，从根本上偏离的朗道公式，每当量子统计或相干不对称存在于浴粒子。在此基础上，我们表明，热整流是可能的，即使与对称的介质浴耦合，如果两个浴不同的量子统计或相干。此外，相关的热导在低温下呈指数消失，如库仑阻塞效应。然而，在高温下，它获得取决于量子统计的幂律行为。我们的研究结果对于混合开放量子系统或固态热电路的热管理具有重要意义。
2022-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Heat-based circuits using quantum rectification
本研究利用谐振子和三能级量子整流器构建三种产热电路，验证其作为标准电子元件热量对应物的功能，并证明二极管桥式整流器能一致整流输入，展示组合热流组件的理论可行性。
2024-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermal rectification in mass-asymmetric one-dimensional anharmonic oscillator lattices with and without a ballistic spacer
本文系统分析一维分段质量梯度系统中结构参数对热整流和负微分热阻的影响，发现小系统尺寸下无弹道间隔层时器件性能显著增强。
2023-10-11 cond-mat.stat-mech
Thermal Rectification in Classical and Quantum Systems: Searching for Efficient Thermal Diodes
这篇简短的评论解决了声子学发展的一个基本问题：建立可行和有效的热二极管。我们重新审视经典和量子系统的研究。对于经典的非谐振荡器链，最常用的模型用于研究绝缘固体中的热传导，我们回顾了普遍存在的梯度系统中的热整流，我们表明，梯度结构和长程相互作用之间的匹配是一种有效的机制，以增加整流因子。对于真正的量子模型的情况下，我们提出的自旋链，如开放的$XXZ$模型，作为有益的系统发生的热整流和其他有趣的相关属性。特别是，我们描述了两种情况下的完美二极管：一个自旋电流，在两个分段的$XXZ$模型，和另一个在一个简单的量子伊辛模型与长程相互作用的热流。我们相信，这样的结果涉及有趣的整流性质在简单的模型将激发更多的理论和实验研究的主题。
2019-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Perfect Thermal Rectification in a Many-Body Quantum Ising Model
我们解决了声子学发展的一个关键问题：高效热二极管的提出。为了揭示建造热整流器的简单路线，我们研究了与简单的热浴相关联的简单系统，确切地说，非对称量子伊辛模型，即，简单的二次模型，只涉及一个自旋分量。我们分析表明，发生热整流的情况下，一个链的相互作用足够长，连接第一个到最后一个网站。此外，我们描述了一个完美的整流，即，在一个方向上的有限热流，以及在相反方向上的零电流。我们认为，整流的成分只是由浴和动力学的量子性质，并由系统的结构不对称性，在这里的站点间的相互作用。我们相信，在一个简单的多体量子模型中描述一个完美的热整流，也就是说，提出一个简单的行程建设一个二极管将刺激理论和实验研究的主题。
2019-02-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Graded anharmonic crystals as genuine thermal diodes: Analytical description of rectification and negative differential thermal resistance
我们从物质的微观模型出发解决热流研究：我们开发了一种方法，并研究了一些非谐梯度质量晶体，弱粒子间相互作用。计算了导热系数，证明了整流效应和负微分热阻的存在。我们的形式主义使我们能够理解现象背后的机制，并表明梯度材料的性质使它们成为真正的热二极管。
2011-01-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
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。
2016-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamics of hybrid quantum rotor devices
本文研究由两个量子比特与量子转子组成的混合器件热力学，利用碰撞模型发现其可作为热机、制冷机、加速器或热整流器，并提出角动量整流概念以控制功提取。
2024-02-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
Asymmetric Heat Transport in Ion Crystals
我们用数值模拟证明了热整流线性链的离子在陷阱晶格与梯度捕获频率，在接触的热浴实施光学糖蜜。为了计算局部温度和热流，我们通过求解代数方程组来找到定态。这种方法比通常的方法要快得多，通常的方法是集成系统的动力学方程和平均噪声实现。
2019-05-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Mass and heat fluxes for a binary granular mixture at low-density
本文进一步研究了由Boltzmann方程的Chapman-Enskog解得到的低密度颗粒混合物的Navier-Stokes阶流体动力学方程。给出了二元混合物中与质量和热通量相关的六个输运系数随质量比、粒径比、组成和恢复系数的变化关系。他们的定量变化在这个参数集证明使用低阶Sonine多项式近似求解精确的积分方程。结果也被用来量化违反的Onsager倒数关系的颗粒混合物。最后讨论了均匀冷却状态的稳定性。
2006-02-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
