Control of heat transport in quantum spin systems
我们用解析和数值方法研究了量子自旋系统中的热输运。首先，我们证明了通过一个二能级量子自旋系统的热流可以通过调节一个磁场从零调制到一个有限值。第二，我们证明了一个自旋系统，由两个不同的部分组成-一个是带隙的，另一个是无隙的，表现出电流整流和负微分热阻。可能的实验实现，通过使用分子结或磁性材料进行了讨论。
2008-07-29 cond-mat.mes-hall
Heat diode and engine based on quantum Hall edge states
研究了三端量子霍尔导体中的电荷和能量输运。沿着样品边缘的手性传播的特殊性质对热偏置的响应具有重要的影响。基于电荷流和热流的分离，热电转换和热整流可以通过调节门调制收缩处的散射来操纵。磁场中的手征运动允许左和右移动载流子的不同行为，通过重定向热流而引起热整流。我们提出我们的系统既作为一个有效的热功转换器，作为一个热二极管。
2015-07-10 cond-mat.mes-hall
Controlling thermodynamics of a quantum heat engine with modulated amplitude drivings
利用非平衡量子发动机的相位差对浴温进行外部驱动会导致热力学几何效应的出现。在这项工作中，我们调制的幅度的外部驱动协议，通过引入包络函数和研究的作用，几何效应的磁通量，噪声和效率的四能级驱动的量子热机耦合两个热浴和一个单峰腔。我们观察到，具有有限宽度的调制包络线引入了一个额外的控制旋钮，用于研究绝热极限中的热力学。在存在几何效应的情况下，相对于热诱导的量子相干性的通量以及噪声的优化成为可能，这在没有包络的正弦驱动的情况下是迄今为止不可能的。我们还报告了在振幅调制下存在几何效应的情况下，作为卡诺效率的函数的最大功率下的效率的标准表达式中的斜率和截距的产生的偏差。此外，最近开发的普遍约束的效率从热力学不确定性关系示出不持有时，随着腔温度的大值的调制包络的小宽度。
2022-03-28 cond-mat.mes-hall quant-ph stat.AP
Field- and temperature-modulated spin-diode effect in a GMR nanowire with dipolar coupling
强偶极耦合铁磁双层膜中共振自旋转移矩引起的自旋二极管效应的解析模型提供了场或激光调制下获得的磁场谱的共振频率和线形。激光照射的效果占通过引入的饱和磁化强度和各向异性的温度依赖性，以及热自旋转移扭矩。该模型的预测与实验数据进行了比较，获得与单一的Co/Cu/Co自旋阀，嵌入纳米线和电沉积。温度调制提供出色的信噪比。高的温度调制频率是可能的，因为这些纳米结构具有非常小的热容量并且仅是弱的热沉。这两种形式的调制引起的光谱，占模型的定性差异。
2017-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Analog of a quantum heat engine using a single-spin qubit
具有周期性调制能量分裂的量子二能级系统可以提供一个最小的通用量子热机。本文给出了硅隧道场效应晶体管中杂质电子自旋二能级系统的实验实现和理论描述。在非相干状态下，系统的行为类似于奥托热机或制冷机。相干区可以被描述为这两个区的叠加，在观察到的源漏电流中产生特定的干涉条纹。
2020-09-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Periodically modulated quantum nonlinear oscillators
本书的第一章描述了谐振和非谐振调制的调制振荡器的动力学。两种类型的谐振调制被认为是：添加剂，频率接近振荡器的本征频率，和参数，频率接近本征频率的两倍。结果表明，该振子的弛豫伴随着量子噪声，即使在T=0的情况下，该噪声也导致量子态的有限宽度分布。量子噪声还导致通过相空间中的势垒的跃迁在共存的振动状态之间切换。开关机制，量子激活，在热平衡系统中没有类似的。在分岔点附近，开关速率表现出特征标度。研究了调制振荡器的功率谱和吸收/放大谱，包括它们的精细结构。非共振调制可以导致振荡器的冷却、加热或自持振动。分析了前面讨论的振子直接非共振激励与光力学中研究的激励机制之间的关系。
2011-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Role of remote interfacial phonon (RIP) scattering in heat transport across graphene/SiO2 interfaces
石墨烯和极性氧化物（例如SiO2）的界面之间的热传递可以通过直接声子耦合以及与远程界面声子（RIP）的电子耦合来介导。为了了解每个组件的相对贡献，我们开发了一种新的泵浦-探测技术，称为电压调制热反射（VMTR），精确地测量界面热导的变化下的静电场。我们在石墨烯场效应晶体管的顶栅上采用VMTR，发现在<0.2 V nm-1的静电场下，SiO2/graphene/SiO2界面的热导率增加到ΔG=0.8 MW m-2 K-1。我们提出了两种可能的解释所观察到的ΔG。首先，由于所施加的静电场在石墨烯中诱导载流子，因此我们的VMTR测量可能源于石墨烯中的载流子与SiO2中的RIP之间的热传递。第二，热传导的增加可能是由于石墨烯界面在由诱导的载流子施加的静电压力下的更好的一致性。不管观察到的ΔG的起源如何，我们的VMTR测量建立了通过RIP散射从无偏石墨烯到SiO2衬底的热传递的上限;即，即使在载流子浓度为4 × 10^12 cm-2时，RIP散射也仅促进了<2%的界面热传输。
2016-09-01 cond-mat.mes-hall
Frequency thermal response and cooling performance in a microscopic system with a time-dependent perturbation
根据非平衡格林函数理论，我们研究了含时微扰下复合链的热输运。该系统是由两个有限的线性非对称谐波链，受到一个现场电位连接在一起的时间调制耦合。链的末端在不同的温度下耦合到两个声子库。我们提出了相关的方程，用于计算沿每一段的热流。我们发现，该系统呈现不同的输运机制，根据驱动频率和温度梯度。其中一个制度对应于一个热泵对热梯度，从而表征的设备的冷却性能。
2016-04-26 cond-mat.mes-hall
Fully-Balanced Heat Interferometer
提出并分析了一种可调谐平衡热干涉仪。该器件由两个超导体连接在一起，形成一个双环，由三个并联耦合的约瑟夫森结中断。这两种超导体都保持在不同的温度下，允许流过结构的热流相互干扰。正如我们在这里所示，通过应用磁通量，热输运是相干调制的。此外，这种调制可以通过应用额外的控制通量来随意定制。此外，我们表明，提供了一个适当的选择的系统参数，一个完全平衡的干涉仪获得。后者意味着热流的相相干部分可以被控制到被完全抑制的程度。这样的设备允许出现一个多功能的操作，因此，作为一个有吸引力的关键低温相干热电子电路的开始。
2013-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Periodic Thermodynamics of Open Quantum Systems
发展了耦合到周期性调制热浴和工作库的量子系统的热力学。通过确定亲和力和通量，第一和第二定律制定一致。在线性响应状态下，熵产生在亲和力中变成二次形式。专门Lindblad动力学，我们确定了相应的动力学系数的未扰动动力学的关联函数。互易关系是从关于时间反演的对称性中得出的。动力学系数可以分为经典的和量子的贡献受到一个新的约束，这是从一个自然的细致平衡条件。这个约束意味着量子热机的效率和功率的普遍界限。特别是，我们表明，卡诺效率不能达到时，量子相干性的影响，即，当用于功提取的哈密尔顿算子与裸系统哈密尔顿算子不对易时。为了说明，我们专门我们的通用结果，以驱动两个层次的系统与正弦调制温度的热浴接触。
2016-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Tunable heat pump by modulating the coupling to the leads
我们遵循非平衡格林函数的形式主义，研究随时间变化的热输运的线性链系统组成的两个半无限的铅连接在一起的耦合，是谐波调制的时间。这种调节是由一种可以吸收和发射能量的外部介质驱动的。我们确定的能量电流流出的引线正是通过数值求解戴森方程的轮廓有序的格林函数。调制耦合的幅度与每个电极导线内的粒子间耦合的量级相同。当引线具有相同的温度时，我们的数值计算结果表明，调制引线之间的耦合可以引导能量同时流入引线或同时流出引线，这取决于驱动频率和温度的值。存在驱动频率和温度值的特殊组合，其中即使长时间也没有净能量流入或流出引线。当其中一根导线比另一根导线更热时，净能量从较热的导线流出。然而，对于较冷的引线，能量电流流动的方向取决于驱动频率和温度的值。此外，我们发现瞬态效应变得更明显的驱动频率的值更高。
2010-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Heat transport in a two-level system driven by a time-dependent temperature
热电子学领域的目标是开发在温度偏置和热电流下工作的热电路，就像电子电路如何基于电压和电流一样。在这里，我们研究了一个热半波整流器的基础上的量子二能级系统（一个量子比特），这是由一个周期性调制的温度差在它的两端驱动。为此，我们提出了一个非平衡格林函数技术，我们扩展到时间域来解释的时间依赖的温度在两个热库连接到量子比特之一。我们发现量子比特充当了一个与热电容器并联的热二极管，热电容器的电容由与库的耦合控制。这些发现对于设计非线性热元件（如热整流器和乘法器）具有重要意义。
2021-11-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Magnetic field induced modulation of heat transport in CrPS$_4$ probed by TaIrTe$_4$ transverse Seebeck thermometry
University of Groningen（格罗宁根大学）；Cavendish Laboratory, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪许实验室）；School of Physics and Astronomy, University of Leeds（利兹大学物理与天文学院）
本研究采用TaIrTe₄横向塞贝克测温法，探测到CrPS₄中与磁转变相关的热输运受磁场调制的现象，为热输运的磁调控提供了高灵敏度的全范德华平台。
2026-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Charge and heat transport of soft nanosystems in the presence of time-dependent perturbations
软纳米系统是电子纳米器件，例如悬浮的碳纳米管或分子结，其传输特性由软内部自由度调制，例如慢振动模式。在这篇综述中，电子振动耦合对软纳米系统的电荷和热输运的影响进行了理论研究，在存在与时间相关的扰动，如强迫天线或泵送条款之间的引线和纳米系统。一个行之有效的方法适用于非平衡绝热制度的情况下，外部依赖于时间的扰动。然后，一些相关的应用程序的方法进行审查的系统组成的量子点（或分子）由一个单一的电子能级耦合到一个振动模式。在引入含时微扰之前，讨论了绝热方法的有效性范围，表明在低能级占有的限制下，与精确量子计算的结果非常一致。这篇综述的目的是讨论不同的软纳米系统在外部驱动下的共同特征。当外力与慢振动模近似共振时，得到了由含时微扰引起的最有趣的效应。事实上，不仅外部强迫可以增强电子响应，但它也诱导非线性制度，其中电子和振动自由度之间的相互作用起着重要作用。
2016-03-22 cond-mat.mes-hall
Optimal performance of periodically driven, stochastic heat engines under limited control
我们考虑的性能周期性驱动的随机热机的线性响应制度。达到效率和最大功率下的效率的理论界限通常需要对系统的设计和驱动进行完全控制。我们开发了一个框架，允许量化的作用，有限的控制系统的性能。具体来说，我们表明，优化驱动进入工作提取一个给定的温度协议导致一个普遍的，一个参数的依赖性，最大效率和最大功率作为效率的函数。特别是，我们表明，达到卡诺效率（因此，在最大功率的Curzon-Ahlborn效率）需要控制系统的全部哈密顿量的振幅。由于动能不能由外部参数控制，基于欠阻尼动力学的热机通常不能达到卡诺效率。我们说明了我们的一般理论与一个典型的案例研究的热机组成的欠阻尼带电粒子在调制的二维谐波陷阱中存在的磁场。
2016-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Engineering dynamical couplings for quantum thermodynamic tasks
描述远离平衡的量子系统的热力学性质是具有挑战性的，特别是当系统与其环境强耦合时，或者当记忆效应不能忽略时。在这里，我们解决这样的制度时，系统浴耦合定期调制的时间。我们表明，耦合调制，通常与一个纯粹的耗散效应时，nonacetamatically，可以适当地设计执行热力学任务。特别地，到两个热浴器的不对称耦合可以用于从冷储集器提取热量并且实现理想的热整流器，其中通过简单地调谐耦合调制的频率，可以在正向或反向配置中阻断热流。有趣的是，这两种效应都发生在低温，量子非马尔可夫制度。我们的工作铺平了道路，使用最佳控制技术的热机和制冷机工作在制度超出标准的方法。
2021-09-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Radiative cooling induced by time-symmetry breaking in periodically-driven systems
从理论上研究了多体系统在振荡外场作用下的热弛豫。当一个字段的大小或方向调制的值周围的成对的热交换电导非线性地依赖于这个字段，我们证明了时间对称性被打破在调制周期的温度的演变过程中。我们预测，这种不对称性使泵送的热量，可用于更快地冷却系统。这种效应是通过不同的磁光系统的振荡磁场的作用下说明。
2021-03-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Transport out of locally broken detailed balance
电子沿着势梯度或热梯度运动。在存在例如施加到导体的两个端子的全局梯度的情况下，这感应出电荷和热流。如果系统的某些部分的细致平衡被打破，它们也可以在两个平衡的端子之间流动（在相同的电压和温度下）。介绍了一种极小模型，该模型包括两个串联的金属岛，其内部电势和温度可以外部调制。讨论了有限电流的条件。
2018-06-26 cond-mat.mes-hall
Out-of-equilibrium fluctuation-dissipation relations verified by the electrical and thermoelectrical ac-conductances in a quantum dot
利用非平衡格林函数方法计算了在时间调制栅压下流经量子点的电流和热流。从电流的第一谐波，我们提取的电气和热电的跨导纳和交流电导。接下来，通过将交流电导与有限频率电噪声和电热混合噪声进行仔细比较，我们建立了联系这些量的涨落耗散关系，从而将其推广到量子系统的非平衡态。它示出，与位移电流相关的电交流电导是直接链接到水库的电噪声总和，而热电交流电导和混合噪声之间的关系包含一个额外的项成比例的能量步骤，电子必须克服当穿过结。然而，数值研究表明，涉及一个单一的水库的波动耗散关系适用于电气和热电交流电导时，频率占主导地位的其他特征能量。
2017-09-04 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric performance of a driven double quantum dot
在本文中，我们研究的热电性能的双点器件驱动的时间依赖性调制的栅极电压。结果表明，当调制频率Ω足够小时，不仅可以实现量子化的电荷泵，而且在引线中流动的热流也是量子化的，并呈现出以kBT ln ~ 2 Ω/2π为单位的平台。因子ln 2源于参与输运的双点态的简并性。这开启了使用泵送循环逆着温度梯度传递热量或以卡诺效率从热储层提取功的可能性。然而，一个现实的设备的性能是有限的耗散效应，由于漏电流和有限频率的操作，我们考虑到严格的广义主方程的方法，在该制度的双点弱耦合到引线。我们发现，尽管有这些影响，双点电荷泵执行工作对直流电源的效率可以达到70%的理想值。
2013-06-20 cond-mat.mes-hall
Coherent Manipulation of Thermal Transport by Tunable Electron-Photon and Electron-Phonon Interaction
我们提出了一个系统，在非电流接触的两个水库之间的相干热输运调制独立调谐的电子-光子和电子-声子耦合。该方案是基于两个栅控电极电容耦合通过一个直流SQUID作为中间相位可调谐振器。因此，通过控制穿过dc-SQUID的通量和两个库的阻抗来调制电子-光子相互作用，而通过控制电极中的载流子浓度来调谐电子-声子耦合。为了定量评估系统的行为，我们建议开发石墨烯储层。在这种情况下，该方案可以在达到1 K的温度下工作，具有前所未有的高达245 mK的温度调制，透射率高达99%，能量转换效率高达50%。最后，热传输控制的精度允许使用该系统作为实验工具，以确定在二维电子系统（2DES）的电子-声子耦合。
2017-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Theory for heating of metals assisted by Surface Plasmon Polaritons
我们提出了一个模型占等离子体激元内的两个温度的描述，调查的作用，表面等离子体激元极化激元（SPP）在激光激发的电子和晶格之间的能量重新分配，导致表面重组的材料。这种能量转移可以导致在超短激光脉冲照射下在金属中产生激光诱导的表面结构。应用微扰论方法，从金属中自由电子的能量、动量和密度守恒方程出发，建立了双温模型+等离子体激元（TTM+P）方程。我们考虑三个子系统：晶格，热化电子和SPP，受到外部激光场照射。激光场和SPP场之间的干涉导致电子系统的空间调制能量吸收，并且通过电子-声子碰撞，周期性地形成晶格温度。对金的一维模型进行了数值分析。我们显示的晶格温度，这可能有助于激光诱导的周期性表面结构（LIPSS）的周期性调制的出现。
2021-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Periodically, Quasi-periodically, and Randomly Driven Conformal Field Theories: Part I
在本文及其续集中，我们研究了驱动1+1D共形场论（CFTs）中的非平衡动力学，包括周期、准周期和随机驱动。我们研究一个可溶性家庭的驱动器，其中的哈密顿量只涉及在一个单一的波长空间调制的能量动量密度。由此产生的时间演化，然后捕获的莫比乌斯坐标变换。在第一部分中，我们建立了总体框架，并重点介绍了前两个类。在周期性驱动的CFTs中，我们推广了早期的工作，并研究了不同阶段，即加热，非加热阶段和它们之间的相变的纠缠/能量演化的一般特征。在准周期驱动的CFTs中，我们主要关注的是用Fibonacci序列驱动的情况。我们发现：（i）非加热相形成一个零测度的Cantor集;（ii）在加热相，李雅普诺夫指数（其表征纠缠熵和能量的增长率）表现出自相似性，并且可以是任意小的;（iii）加热阶段在斐波那契时间的空间结构的位置中表现出周期性;（iv）我们可以精确地找到非加热不动点，在那里，纠缠熵/能量在Fibonacci数处振荡，但在非Fibonacci数处以多项式方式增长;（v）对于驱动哈密顿算子的某些选择，Fibonacci驱动CFT的非加热阶段可以映射到Fibonacci准晶体中传播的电子的能谱。此外，还研究了另一种具有Aubry-André类序列的准周期驱动CFT。我们比较CFT结果晶格计算，发现显着的协议。
2021-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
