A Micrometer-sized Heat Engine Operating Between Bacterial Reservoirs
人工微型热机是探索和阐明波动主导的能量转换机制的原型模型[1-2]。迄今为止实现的微型热机模仿其宏观对应物，并在有效热的储层之间操作[3-7]。对于这样的水库，温度是一个明确定义的状态变量和随机热力学提供了一个精确的框架量化发动机性能[8-9]。目前尚不清楚这些概念是否容易转移到水库失衡的情况下[10]，这对合成[11-12]和生物[13]微型发动机和发动机的功能特别重要。在这里，我们实验实现了微米级的主动斯特林发动机周期性循环的胶体粒子在不同的活动在细菌浴在随时间变化的谐波光学电位。与平衡热库不同，被捕获粒子的位移统计随着活动而变得越来越非高斯。我们发现，高达$\approx$ 85\%的总功率输出和$\approx$ 50\%的总效率源于大的非高斯粒子位移单独。最值得注意的是，在所研究的最高活动下，我们的准静态主动热机的效率超过斯特林效率的平衡饱和极限-斯特林发动机的最大效率与冷储层温度和热储层温度之比${T_C\over T_H} \to 0$。至关重要的是，有效温度描述的失效[14-16]突出了对能够更好地捕获在强非热环境中操作的微型马达和热机的物理的理论的迫切需要。
2016-01-13 cond-mat.stat-mech
Beyond Constant-Temperature Reservoirs: A Stirling Cycle with Constant Heat-Generation Rate
本文针对放射性同位素电源系统，构建了运行于恒定热产生率热源与恒温冷源间的有限时间热机理论框架，发现平均输出功率与效率的普适比例关系，并以 Stirling 循环为案例揭示了热源温度振荡及放射性衰变对性能的长期影响。
2025-06-25 cond-mat.stat-mech
Efficiency of heat engines coupled to nonequilibrium reservoirs
我们考虑量子热机之间的非平衡稳态水库。我们评估他们的最大效率从积极的熵产生，并表明它可以表示在一个有效的温度，取决于水库的性质。我们进一步计算了不同类型工程水库在最大功率下的效率，并推导出第二定律克劳修斯陈述的非平衡推广。
2014-01-22 cond-mat.stat-mech quant-ph
Energy exchanges in a damped Langevin-like system with two thermal baths and an athermal reservoir
本文研究了一个描述一维谐振势中的惯性粒子的类Langevin模型，该模型受到两个热浴和一个非热环境的作用。热噪声为高斯白噪声，热源温度不同。非热介质通过外部泊松型非高斯噪声起作用。我们精确地计算了粒子的位置和速度的随时间变化的累积生成函数，以及定态生成函数的表达式。讨论了非热储层注入能量和与热浴交换热量的一阶累积量的长时间行为。特别是，我们发现，由于不同的热浴的随机热的协方差表现出复杂的非热噪声的性质的依赖。
2022-04-10 cond-mat.stat-mech
Work producing reservoirs: Stochastic thermodynamics with generalized Gibbs ensembles
我们开发了一个一致的随机热力学环境组成的热力学水库在外部保守力领域，即环境描述的广义或吉布斯正则系综。我们通过验证诱导随机动力学的局部细致平衡关系，证明了与此类储层弱耦合的小系统可以交换热量和功。基于这一分析，我们有助于合理化的观察，非热水库可以提高效率的热力学热机。
2016-07-29 cond-mat.stat-mech
Beyond the Carnot Limit in the Internal Cycles of a Quantum Heat Engine under Finite Heat Reservoirs
本文解析研究了耦合有限热库的微观量子热机卡诺循环，证明其内部循环可在不消耗额外量子资源的情况下超越标准卡诺极限，并揭示了有限热库热容量对最大效率和功率输出的关键作用。
2024-09-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
A ratchet for heat transport between identical reservoirs
弹性碰撞硬点的一维周期性阵列，与非中心对称的单位单元，在其两端连接到{ \em相同，但非热}能源水库，进行持续的单向能量流。
2002-06-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Quantum limit to nonequilibrium heat-engine performance imposed by strong system-reservoir coupling
我们表明，有限的系统水库耦合施加一个独特的量子限制的非平衡量子热机的性能。即使在没有量子摩擦沿等熵冲程，有限的系统水库耦合诱导的相关性，导致在工作系统的能量本征态之间的相干性的产生。这种一致性会阻碍发动机的功率输出，以及它可以将热量转化为有用功的效率，并且不能通过系统-储层相互作用的标准Born-Markov分析来捕获。
2020-05-20 cond-mat.stat-mech quant-ph
Comparison among Various Expressions of Complex Admittance for Quantum System in Contact with Heat Reservoir
研究了与热库接触的量子系统的复导纳的各种表达式之间的关系。在与热源接触的情况下，推导出了各种运动方程形式下复导纳的精确表达式。即用松弛法和外场法研究复导纳。在前一种方法中，导纳是使用Kubo公式计算的量子系统接触热库在没有外部驱动场，而在后一种方法中的导纳是直接计算的运动方程与外部驱动项。在每种方法中，考虑两种类型的运动方程，即，时间卷积（TC）方程和无时间卷积（TCL）方程。也就是说，充分的四个案例进行了研究。结果表明，由TC方程用松弛法得到的复导纳表达式与由TC方程用外场法得到的复导纳表达式完全一致，而其它两种方法给出的形式不同。本文还明确地证明了在最低玻恩近似下，系统-库相互作用的所有复导纳表达式是一致的。导出了系统-贮库相互作用的高阶幂展开式所需的公式，并给出了系统-贮库相互作用导纳的n阶近似表达式。为了刻画TC和TCL方法，我们研究了两个精确可解模型的导纳表达式。在最低玻恩近似下，将每种精确形式的导纳与这两种方法的结果进行了比较。结果表明，根据模型的不同，TC和TCL中的任何一种都是较好的方法。
2009-12-01 cond-mat.stat-mech
Transport coefficients for a confined Brownian ratchet operating between two heat reservoirs
讨论了抛物势模型下布朗粒子在具有软壁的周期性非对称通道中的二维扩散。在通道中，粒子在横向和纵向上经历不同的噪声强度或温度。该模型的灵感来自著名的费曼的棘轮和棘爪。利用Fick-Jacobs近似的思想，我们导出了粒子的平均速度、有效扩散系数和势单胞中的定态几率密度。对于较小的沟道宽度，推导出的结果是准确的。然而，我们检查精确的数值计算，他们定性地描述观察到的棘轮效应的任意宽度的通道。
2016-07-28 cond-mat.stat-mech
Quantum fluctuation theorem for heat exchange in the strong coupling regime
研究了耦合到两个热库的多态杂质中的量子热交换。允许强系统浴相互作用，我们表明，稳态热交换波动定理成立，虽然动态过程非线性涉及两个水库。我们得到了累积量母函数的封闭表达式，并利用它得到了非线性热结中的热流及其累积量。
2011-06-02 cond-mat.stat-mech
A Kac system interacting with two heat reservoirs
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）
研究M个三维粒子与两个大热库的相互作用，证明短时间内可近似为无限热库，扩展了三维粒子的结论。
2026-04-20 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Thermodynamics of non-Markovian reservoirs and heat engines
我们发现，非马尔可夫效应的水库可以作为一种资源，从奥托循环提取工作。非马尔可夫动力学下的状态转换是通过两步过程实现的，即使用马尔可夫库的等温过程和随后的绝热过程。从热力学第二定律，我们表明，从状态下准备的非马尔可夫动力学的最大量的可提取的工作量化的一个下界的非马尔可夫。我们用一个明确的非马尔可夫进化的例子来说明我们的想法。
2018-06-05 cond-mat.stat-mech quant-ph
Information processing and the second law of thermodynamics: an inclusive, Hamiltonian approach
我们得到的开尔文-普朗克，克劳修斯，和卡诺声明的热力学第二定律的概括，涉及信息处理的情况下。为此，我们考虑一个信息库（代表，例如，一个存储设备）旁边的热量和工作水库，出现在传统的热力学分析。我们得出我们的结果在一个包容性的框架内，所有参与的元素-系统或感兴趣的设备，连同热量，工作和信息水库-明确建模的时间无关的，经典的哈密顿量。我们特别强调的限制和假设下，感兴趣的设备的周期性运动出现从它的相互作用与工作，热量和信息水库。
2013-08-22 cond-mat.stat-mech
Performance of a quantum heat engine at strong reservoir coupling
研究了系统与热源强耦合时的量子热机。利用集体坐标映射，我们将系统水库的相关性纳入一致的热力学分析，从而规避通常的限制弱耦合和消失的相关性。我们应用我们的形式主义的量子奥托循环的例子，证明了发动机的性能是减少在强耦合制度相对于其弱耦合对应，产生减少的净功输出和操作在较低的能量转换效率。我们确定的系统和水库周围的周期突然脱钩所造成的成本是主要负责性能下降，并定义一个替代的操作程序，可以部分恢复的工作输出和效率。更一般地说，集体坐标映射具有相当大的希望，更广泛的研究热力学系统以外的弱水库耦合。
2017-03-29 cond-mat.stat-mech quant-ph
Crossover from ballistic to diffusive thermal transport in quantum Langevin dynamics study of a harmonic chain connected to self-consistent reservoirs
通过一个精确的分析，使用量子朗之万动力学，我们证明了从弹道到扩散的热传输在一个谐波链与每个站点连接到欧姆热库的交叉。在边界处的两个热浴的温度是从之前指定的，而内部热库的温度是通过要求在稳定状态下，平均而言，在任何这样的（自洽的）库与谐波链之间没有热流来自洽地确定的。我们研究的本质是，有效的平均自由程分离的弹道制度的运输从扩散一个自然出现。
2008-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Dissipation and Entropy Production in Deterministic Heat Conduction of Quasi-one-dimensional Systems
我们探讨了一个确定性的微观恒温器水库接触机制的后果。在二维系统的两端具有不同的温度库时，会产生热流，系统具有反常的热导率。导出了局部热流矢量的微观形式，并计算了动力学和势的贡献。总热流矢量满足连续性方程。这个非平衡稳态的属性作为系统的大小和温度梯度的函数进行了研究，确定局部流体性质的关键标度关系，并分离体积和边界效应。从局部平衡分布计算的局部熵密度被证明是一个非常好的近似直接从速度分布计算的熵密度，即使是远离平衡的系统。耗散和动力学熵产生和通量进行了定量比较，并在BGY近似范围内讨论了不同的机制。对于相同的温度水库附近的水库壁的熵产生示出成比例的局部相空间收缩计算从切空间动力学。然而，对于不相等的温度，局部熵产生和局部相空间收缩之间的联系是比较复杂的。
2013-05-14 cond-mat.stat-mech
A visual proof of entropy production during thermalization with a heat reservoir
本文通过平衡曲线可视化证明系统与热库热化过程中的熵产生，并指出最大功提取对应可逆过程，损失可用功与熵产生成正比。
2024-09-05 cond-mat.stat-mech physics.class-ph
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。
2017-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Heat leakage in equilibrium processes
与热储器交换的热量的零质量极限与由过阻尼动力学确定的其值之间的差在Smoluchowski极限中被称为“热泄漏”或“隐藏热”。如果存在，热漏是解决热力学的过阻尼近似不合适的标志。在由保守力驱动的等温过程中不产生隐热是公认的。在此，我们对这一结论提出质疑。在连接两个平衡态的任何等温和准静态过程中，与储层交换的热量确实表现出隐藏的贡献。我们的研究结果意味着过阻尼动力学错误的热力学相当普遍。令人惊讶的是，隐藏的热量在缓慢的过程中被描述为普适分布，从而简化了在这种情况下对热量统计的校正。
2018-12-18 cond-mat.stat-mech
Steady-state heat engines driven by finite reservoirs
Universidade de São Paulo（圣保罗大学）；Trinity College Dublin（都柏林三一学院）；King’s College London（伦敦国王学院）
本文研究了由有限热源驱动的热机，推导了有效温度并优化了三状态发动机性能，展示了在有限热源条件下最大功率效率可超过Curzon-Ahlborn界限。
2026-01-23 cond-mat.other cond-mat.stat-mech quant-ph
Latent heat and the Fourier law
我们目前的计算机模拟运行的随机元胞自动机，它描述了$d=1$粒子系统连接到水库，保持两个不同的密度在端点。我们固定的参数，使有一个相变（范德华类型），并观察到，如果在边界处的密度是亚稳态的，然后，经过一个瞬态，该系统达到一个明显的稳定制度，电流从具有较小的密度的水库流到具有较大的密度。
2016-03-15 cond-mat.stat-mech
Master Equation and Two Heat Reservoirs
我们分析了一个简单的自旋翻转过程下存在两个热库。当一个翻转过程由温度为$T$的浴触发时，相反的过程由不同温度$T ^{\prime}$的浴激活。这种情况可以通过使用第二量子化汉密尔顿公式中的主方程方法来描述。定态解导致了具有有效温度$T_e$的广义费米-狄拉克分布。同样，弛豫时间以$T_e$给出。引入自旋表示，我们进行朗道展开的平均自旋$<σ>$作为序参量，因此，自由能泛函可以导出。由于两个储层，该模型相对于同时改变$σ\leftrightarrow - σ$和$ T \leftrightarrow T ^{\prime}$是不变的。这种新的对称性在自由能中产生了三阶项，这引起了动态诱导的一阶跃迁。
2006-08-16 cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Extracting work from random collisions: A model of a quantum heat engine
我们研究了随机碰撞驱动的单量子比特电池和单量子比特奥托引擎的各向异性和效率的统计分布。假设单个量子比特，即我们的工作流体，与两个库交换能量，一个非平衡“热”库和一个零温度冷库。量子比特和水库之间的相互作用描述的开放系统动力学的碰撞模型。量子位通过随机幺正碰撞与非平衡库（全部在相同的纯态中制备的量子位的大集合）相互作用，并通过部分交换与冷库（处于其基态的量子位的大集合）相互作用。由于与热库相互作用的随机性质，各向异性、热量和功的波动存在，随着热库中qudits的大小而缩小。虽然奥托发动机的平均“宏观”效率与热库是热库的情况相同，但效率的分布不支持有限矩，因此效率的平均值与宏观效率不一致。
2021-11-25 cond-mat.stat-mech quant-ph
Brownian heat engine with active reservoirs
微生物如细菌是活性物质，它们消耗化学能并产生其独特的奔跑和翻滚运动。一群这样的微生物提供了一个非平衡的活性环境，其噪声特性不同于那些热平衡水库。一个重要的区别是一个有限的持续时间，这是相当大的相比，平衡噪声，也就是说，有源噪声着色。在这里，我们研究了一个中观能量收集设备（发动机）与主动水库利用这种噪声的性质。对于一个简单的线性模型，我们分析表明，发动机的效率可以超过传统的卡诺界限，从而释放的功率效率权衡约束，并在最大功率的效率可以克服Curzon-Ahlborn效率。我们发现，主动发动机的至高无上的关键取决于两个主动水库的时间尺度对称性。
2020-03-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Currents and fluctuations of quantum heat transport in harmonic chains
开放量子系统中的热传输特别容易受到系统-储层相互作用的建模的影响。因此，它需要一致地处理量子系统与其环境之间的耦合。虽然微扰方法在量子光学和量子信息等领域得到了成功的应用，但在热力学的背景下，当必须遵守波动耗散定理等额外的标准时，微扰方法就会暴露出不足之处。我们使用的量子耗散动力学的非微扰方法的基础上随机刘维尔-冯诺依曼方程提供了一个非常普遍的和非常有效的形式主义的热流及其相关性在开谐波链。具体的结果不仅来自第一，但也为二阶矩，需要考虑到浴浴关联函数的实部和虚部。时空模式进行了比较与弱耦合计算。较强的系统水库耦合的制度引起水库波动和热传递远离平衡之间的密切相互作用。
2017-05-17 cond-mat.stat-mech
Generalized entropy and extensions of the second law of thermodynamics and the Clausius relation for quantum systems in steady heat conduction states
这篇论文已被作者撤回。至于原因，请参见本摘要的底部段落。通过推广Tasaki关于宏观量子复合系统两个平衡态之间绝热过程的热力学第二定律的工作，我们得到了第二定律对由感兴趣的系统和两个热库组成的宏观量子复合系统从初始平衡态到最终非平衡态的瞬态绝热过程的推广，其中感兴趣的系统处于稳定的热传导状态。对于感兴趣的系统，我们定义它的广义熵，使它成为一个实验上可测量的量，并完全满足克劳修斯关系的扩展。这篇文章已经被作者撤回，因为当处于稳定热传导状态的系统从两个库中分离出来，然后在第1.2节定义的温度T^bar处附着到一个库中，从而在T^bar处达到平衡态时，本文提出的广义熵违反了第二定律。在这个不可逆过程中，系统和水库的总熵保持不变，因此违反了第二定律。
2014-05-23 cond-mat.stat-mech
Information ratchets exploiting spatially structured information reservoirs
信息棘轮使用低熵信息库从热浴中提取功。我们发现，结构的水库影响他们的性能和相图。通过导出d维储层中复发的精确概率，我们计算净提取功。性能由两个关键维度表征：（i）对于d < 3，储层的驱动勘探对于开采工作是必不可少的;（ii）对于d > 4，纯扩散勘探是最佳的。这对顺序操作构成1D路径的计算具有重要影响。
2018-06-17 cond-mat.stat-mech
Classical Driven Transport in Open Systems with Particle Interactions and General Couplings to Reservoirs
我们研究了在两个储层之间驱动的具有最近邻相互作用的晶格气体的非平衡稳态。在这些系统中的密度分布表现出接近水库的振荡。我们证明了一种基于时间相关的密度泛函理论的方法处理这些振荡和预测的体积密度的相图，以一个很好的近似下任意的边界水库耦合。最小或最大电流原则仅适用于特定的批量适配联轴器。我们表明，他们一般不能给出正确的拓扑结构的相图，但仍然可以是有用的洞察到不同阶段的相互安排。
2011-10-10 cond-mat.stat-mech
Hidden symmetries and nonlinear constitutive relations for tight-coupling heat engines
典型的热机表现出一种同构性：循环热机与其两个热源之间的热交换遵循相同的函数类型;自主式热机的正向和反向流动也遵循相同的函数类型。这种同型性在数学上反映在热机的隐藏对称性的存在上。循环热机与其两个热源之间的热交换在宇称反转和时间反转操作的联合变换下是双重的。类似地，在宇称反转下，自主热机中的前向流和后向流也是对偶的。考虑到这些隐藏的对称性，我们分别推导出紧耦合循环热机和紧耦合自主热机的二次非线性本构关系。
2015-01-20 cond-mat.stat-mech
The thermodynamics governing 'endoreversible' engines
阐述了内可逆热机的一种原型--Curzon-Ahlborn热机的热力学。特别是，他们的绝热平衡的标准进行了修订。所谓内可逆发动机的不可逆性，是由于选择最冷的热源来排热而产生的。相反，如果允许储存器进行热和机械接触，则产生优化功输出和热吸收的平均值，并且是完全可逆的。卡诺效率无法被击败，因为没有什么比最冷的水库更冷。
2006-04-04 cond-mat.stat-mech
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。
2015-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
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。
2011-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Landauer formula for phonon heat conduction: relation between energy transmittance and transmission coefficient
在不同温度下，通过连接到储存器的量子谐波系统的热流由朗道公式给出，根据能量透射率T（ω）在声子频率ω上的积分。有几种不同的方法来推导这个公式，例如使用Keldysh方法或Langevin方程方法。能量透射率T（ω）通常用非平衡声子格林函数表示，它与平面波在系统中的透射系数τ（ω）有关。本文对一维有限调和链与半无限调和链的关系，给出了T（ω）与τ（ω）之间关系的一个简单而直接的证明.我们的方法可以很容易地扩展到系统和水库都在更高的维度和任意的几何形状的情况下，在这种情况下，τ的意义和它与T的关系是更不平凡的。
2012-04-25 cond-mat.stat-mech
Enhancing the power of a quantum heat engine via control of the system--reservoir coupling
RPTU University Kaiserslautern-Landau（凯泽斯劳滕-兰道莱布尼茨技术大学）；University of Stuttgart（斯图加特大学）
本研究以超冷Cs-133原子量子奥托热机为对象，通过调控耦合的超冷Rb-87原子库温度改变散射速率，实现系统-库热传递的微观控制，在固定效率下优化了热机功率输出，为纳米热流操控提供了工具。
2026-08-13 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Steady-state phonon heat currents and differential thermal conductance across a junction of two harmonic phonon reservoirs
Institute of Physics, University of the Philippines Los Baños（菲律宾洛斯巴尼奥斯大学物理研究所）
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。
2026-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Segregation of polydisperse granular media in the presence of a temperature gradient
粒状介质的研究重点是在两个局部热浴的存在下的多分散混合物。如果这两种驱动能量相似，大粒子更愿意留在系统的“冷”区域-尽可能远离能量源。如果其中一个温度大于另一个，冷区就会移向较冷的储层;如果一个源的温度高得多，两个储层之间就会形成一个强的、几乎恒定的温度梯度，大颗粒就会靠近冷的储层。此外，如果耗散足够强，则在热库之间观察到聚类。
1999-10-06 cond-mat.stat-mech
Heat conservation and fluctuations between quantum reservoirs in the Two-Time Measurement picture
本文研究了热力学量子系统中热变化的两次测量定义的统计特性。我们研究了热力学极限和大时间极限下热流的累积母函数。众所周知，如果系统是时间反演不变的，这个累积量生成函数满足著名的埃文斯-塞尔对称性。此外，我们还表明，在适当的紫外线规则性假设下，对水库之间的局部相互作用，它满足一个反射不变性的属性，在[Andrieux et al. New J. Phys. 2009]中提出。我们特别修正了后一篇文章中没有提到紫外条件的一些证明。我们详细介绍了这两个对称性如何导致分别波动关系和统计细化孤立的热力学量子系统的热守恒。如在[Andrieux \emph{et al.} New J. Phys. 2009]中，我们恢复了线性响应理论中的涨落耗散定理，缺少格林-久保关系。我们说明了一些典型模型的一般理论。
2019-10-28 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Anomalous heat equation in a system connected to thermal reservoirs
本文研究了热浴存在下具有两个守恒量的一维系统的反常输运。在这个系统中，我们推导出精确的表达式的温度分布和两个点的相关性在稳态以及在非稳态，后者描述了松弛到稳态。在相反的傅立叶热方程中的扩散的情况下，在这里，我们表明，温度分布的演变是由一个非本地异常热方程。我们提供了我们的结果的数值验证。
2018-03-19 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Optimization of current-based sensing of phonon temperature using a finite reservoir
Trinity College Dublin（都柏林三一学院）；CNR-INO and Dipartimento di Fisica, Università di Trento（意大利国家研究委员会光学研究所与特伦托大学物理系）；King’s College London（伦敦国王学院）
本文研究了利用有限热源进行 Phonon 温度测量的最优电流传感方法，通过结合电流计量技术和热力学框架，分析了量子点与有限热源的相互作用，并展示了三种不同策略在长时间极限下的精度优化。
2026-11-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
Stochastic thermodynamics of a quantum dot coupled to a finite-size reservoir
本文针对与有限尺寸热库耦合的单能级量子点，基于涨落定理建立随机热力学框架，确定热力学自洽的熵产生，并分析了有限尺寸热库西拉德发动机的功产生。
2024-04-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
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$。
2019-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.stat-mech
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。
2012-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Steady state fluctuations of the dissipated heat for a quantum stochastic model
介绍了热传导的量子随机动力学模型。多级子系统耦合到不同温度下的储层。在水库中检测能量量子，允许研究熵耗散的稳态波动。我们的主要结果指出了其大偏差率函数的对称性。
2006-10-13 cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Reversible limit of processes of heat transfer
本文研究了一个热容量为C（T）的物体与N个热源之间的热传递过程，其中N个热源的初始温度T_0和最终温度T_N之间的温度是等间隔的。身体和热源与宇宙的其他部分隔离，身体与温度不断升高的热源连续热接触。我们确定了复合热力学系统在物体温度从T_0变化到T_N的整个过程中的熵变。我们发现，当N较大时，复合过程的总熵变与（T_N-T_0）/N成正比，但当N较小时，复合过程的熵变最终呈现非单调性。
2013-02-22 cond-mat.stat-mech physics.class-ph
Emergent collective heat engines from neighborhood-dependent thermal reservoirs
本文提出一类邻域依赖热库的集体热机，可映射为随机意见模型，通过调节中间热库实现功率、效率与耗散的折衷，并研究拓扑结构的影响。
2025-09-09 cond-mat.other cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A theoretical study on the performances of thermoelectric heat engine and refrigerator with two-dimensional electron reservoirs
建立了低维电子热机和制冷机器件的热电纳米物理理论模型，该模型包括二维热库和冷库以及相互连接的过滤电子输运机制。基于三种不同类型的电子输运动量相关滤波器（本文称为kx、ky和kr滤波器），使用模型来数值模拟和评估这些低维器件的热电性能和能量转换效率。假设费米-狄拉克分布的电子，表达式的关键热电性能参数推导出的共振传输过程中，电子的传输已近似为一个洛伦兹共振函数。进行了优化，并确定了相应的优化设计参数，包括但不限于热机在最大功率下的效率的通用理论上限，以及制冷机的最大性能系数。根据结果，确定kr滤波器提供最佳热电性能，其次是kx滤波器，然后是ky滤波器。对于具有三个滤波器中的任何一个的制冷机，发现输运共振的半峰全宽的最佳范围为<2kT。
2014-06-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
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。
2008-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Heat flux and information backflow in cold condensed matter systems
从信息流的角度研究了开放量子系统中的非马尔可夫效应。为此，我们考虑了自旋玻色子模型与冷水库，占系统和浴之间的确切的时间依赖性的相关性，研究信息和热量的交换。我们使用的相关记忆效应的信息理论措施，并证明，从水库的信息回流到系统不一定与回流的热量。我们还研究了温度和耦合强度对系统和浴之间的信息的损失和增益的影响。最后，我们讨论了额外的驱动如何改变信息的回流，从而在油藏工程中产生潜在的应用。
2016-03-15 cond-mat.stat-mech quant-ph
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
Coupled quantum oscillators within independent quantum reservoirs
利用模型哈密顿量和相应的海森堡运动方程，得到了两个量子耦合振子在独立热浴中的量子朗之万方程组.导出并分析了耦合振子的平均能量和平均相互作用能的表达式。的相互作用能与耦合常数的非单调依赖性的证明和解释。示出了作为热浴温度差的结果的量的非平凡依赖性。
2012-07-17 cond-mat.stat-mech quant-ph
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。
2017-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Heat Conduction and Entropy Production in Anharmonic Crystals with Self-Consistent Stochastic Reservoirs
我们研究一类非谐晶体的$d$尺寸，$d\ge 1$，耦合到外部和内部的热浴的Ornstein-Uhlenbeck型。在1方向的边界处施加的外部热浴处于指定的不相等温度$\tlb$和$\trb$。内部浴槽的温度以自洽的方式由不存在与处于非平衡稳态（NESS）的系统的净能量交换的要求确定。我们证明了存在这样一个固定的自洽配置文件的有限系统的温度，并显示它最小化的熵产生领先的顺序在$(\tlb -\trb)$。在NESS中，导热率$κ$定义为单位面积的热通量除以系统长度和$(\tlb -\trb)$。在当外部储层的温度达到相同温度$T$时的极限中，$κ(T)$由Green-Kubo公式给出，在与所有具有温度$T$的储层耦合的平衡系统中进行评估。这个$κ(T)$在系统的大小变为无穷大时保持有界。我们还表明，相应的无限系统Green-Kubo公式产生一个有限的结果。更强的结果得到的假设下，自洽的配置文件仍然有界。
2008-11-21 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
A simple model for Carnot heat engines
我们提出了一个（随机）的力学模型，包括两个彩票般的水库在海拔$E_h$和$E_l<E_h$，分别在地球引力场。两个储液器均由$N$可能的球位置组成。上部容器最初包含$n_h\le N$重量-1的球，下部容器最初包含$n_l\le N$重量-1的球。空位置被视为重量为0的球。这些水库正在动摇，使所有可能的球配置同样可能发生。一个循环包括交换一个从较高的水库随机挑选的球和一个从较低的水库随机挑选的球。效率被定义为产生的平均功与较高储层损失的平均能量之比，这一点很容易证明，效率是$η=1-E_l/E_h$。然后，我们将这个系统与热机联系起来。只有当球的数量很大时，这种热解释才适用。我们将熵定义为储存器中球配置的数量的对数，即$S(n)=\ln[N!/n!(N-n)!]$，其中下标$h,l$附加到$S$和$n$。当$n_l$与$n_h$相差不大时，发现上面引用的系统效率与最大效率$η=1-T_l/T_h$一致，其中$T$是由上述$S$表达式定义的绝对温度。附录A对波动进行了评估，附录B回顾了卡诺发现（1824年）的历史。只有基本的物理和数学概念。
2009-08-28 cond-mat.stat-mech physics.class-ph quant-ph
