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
Typicality of nonequilibrium (quasi-)steady currents
平衡统计力学的出现的理解已经取得了显着进展，感谢典型性，规范和动力学的发展，并从本征态热化假设。在这里，我们专注于一个非平衡的情况下，两个不可积系统准备在不同的状态是本地和非广泛地相互耦合。使用微扰分析和数值精确模拟多达28个自旋系统，我们证明了典型的出现的非平衡（准）恒定电流的子系统之间的弱耦合。我们还确定，这些电流起源于一个预热化机制，这是弱的和本地打破每个子系统的能量守恒。
2022-02-11 cond-mat.stat-mech quant-ph
Entanglement negativity in a nonequilibrium steady state
研究了两个不同温度下制备的半链连接后形成的自由费米子链的非平衡稳态中的纠缠性质。纠缠负性和两个相邻区间之间的雷尼互信息在系统大小上按几何比例缩放，我们分析计算的前因子作为浴温的函数。特别是，我们表明，负性和Rényi互信息与索引$α=1/2$描述不同的前因子，因此这两个数量提供不等价的信息状态。此外，我们表明，对数增长的负在时间演化过程中也是由稳态前因子。
2022-12-16 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum response theory for nonequilibrium steady states
我们发展了耗散量子系统稳态响应的一般框架。我们具体推导出三种不同但等价的量子响应函数形式。我们讨论了他们中的每一个量子算子的非交换性的作用，并建立链接到封闭的量子系统的久保响应理论。我们特别表明，平衡响应消失的扰动与未扰动的哈密顿量，而稳态响应没有，突出两者之间的深刻差异。
2018-11-29 cond-mat.stat-mech 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
Area law violation for the mutual information in a nonequilibrium steady state
本文研究了无限长自由费米子链的非平衡稳态，它是由系统的两端在不同温度下制备的初始态产生的。计算链的两个相邻段之间的互信息，并发现在子系统的大小缩放。这提供了在零温度区域之外的量子多体系统中违反面积定律的第一个例子。的对数的前因子得到解析，此外，相同的前因子示出管理的互信息的对数增加的时间，在系统放松到稳定状态。
2014-03-13 cond-mat.stat-mech quant-ph
A matrix product solution for a nonequilibrium steady state of an XX chain
本文用矩阵乘积态近似精确地求解了一个两端耦合于贮库的有限长一维XX自旋链。找到了与链长无关的固定维数为4的矩阵的一个显式表示，并计算了所有观测量的期望，表明除了最近邻z-z之外，所有连接的相关性都为零。
2010-09-29 cond-mat.stat-mech quant-ph
Anomalous Enhancement of Entanglement Entropy in Nonequilibrium Steady States Driven by Zero-Temperature Reservoirs
研究了具有随机势的一维开放量子系统的非平衡稳态纠缠熵的尺度标度。它模拟了一个介观导体，由一个长量子线（QWR）与杂质和两个电子库在零温度。平衡时的EE服从对数定律。然而，在NESS远离平衡的EE增长异常迅速，遵守“准体积法”，虽然导体是由零温度水库。这种反常行为是由远离平衡条件和杂质引起的多重散射引起的。
2019-02-21 cond-mat.stat-mech quant-ph
Fractality in nonequilibrium steady states of quasiperiodic systems
研究了准周期系统对边界驱动的非平衡响应。特别是，我们专注于Aubry-André-Harper模型在其金属-绝缘体转变和对角线Fibonacci模型。我们发现，开放的系统在边界提供了一个透明的和实验上可行的技术来探测其潜在的分形，这是反映在分形空间依赖的简单的观测值（如磁化）在非平衡稳态。我们还发现，在非平衡稳态的动态取决于链的长度选择：通用长度链港口定性慢运输（不同的标度指数）比斐波那契长度链，这反过来又慢于封闭系统。我们推测这种分形非平衡稳态应该出现在具有分形性质的一般驱动临界系统中。
2017-09-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Typical Pure Nonequilibrium Steady States
我们表明，典型的一类非平衡系统，即，非平衡稳态（NESSs）：几乎所有从某个希尔伯特空间适当采样的纯态都很好地代表了NESS，并表征了其内在的热性质。我们澄清了相关的希尔伯特空间的纯态进行采样，并构建几乎所有典型的纯NESS。散射的方法使我们自然扩展的平衡系统的典型性。每个纯NESS正确地产生由标准系综方法给出的观测值的期望值。这意味着我们可以用一个纯NESS来计算NESS中的期望值。我们提供了一个明确的建设典型的纯NESS模型有两个水库，并看到它正确地再现了兰道尔型公式的水库之间的电流稳定流动。
2014-08-12 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
Engineering nonequilibrium steady states through Floquet Liouvillians
本文通过实验研究周期性驱动下耗散超导量子比特的Floquet刘维尔量，证明驱动周期可调控非厄米简并瞬态与非平衡稳态，并实现比恒定驱动更高纯度的稳态，为量子态制备与稳定化提供新范式。
2024-03-14 quant-ph
Exact Nonequilibrium Steady State of an Open Hubbard Chain
本文讨论了由局域在链端的马尔可夫非相干过程驱动的开费米哈伯德链的载流非平衡定态。给出了任意耦合参数下精确多体密度算符的显式形式。矩阵产品形式的解决方案的结构编码在一个新的图解技术，应允许推广到其他可积非平衡模型。
2013-12-17 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el nlin.SI
Information geometry of transitions between quantum nonequilibrium steady states
本文利用信息几何方法研究量子非平衡稳态之间的跃迁，将非绝热熵产生与 Kubo-Mori-Bogoliubov 量子 Fisher 信息对应的黎曼度规联系起来，通过测地线方程求最小耗散路径，并给出任意快速过程中过量熵流的上界。
2025-09-21 cond-mat.stat-mech quant-ph
Nonequilibrium steady state transport of collective-qubit system in strong coupling regime
研究了非平衡集体量子比特模型中的稳态光子输运。通过采用非相互作用的blip近似，这是适用于强光子-量子比特耦合制度，我们描述了间接量子比特-量子比特相互作用的人口分布的重要贡献，介导的光子浴。得到了最优磁通和噪声功率与量子比特系统尺寸的线性关系。此外，最佳光子-量子比特耦合强度的有限尺寸标度呈现出逆幂律形式，并具有普适性。
2016-04-02 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
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
Convex Optimization for Nonequilibrium Steady States on a Hybrid Quantum Processor
本文将Lindblad动力学稳态求解重构为可行性半定规划，提出量子辅助混合算法，可估计高维开放量子系统稳态并处理对称性下的多重稳态。
2023-07-07 quant-ph
General description for nonequilibrium steady states in periodically driven dissipative quantum systems
激光技术从科学和工程的角度发展和促进了光致非平衡物理。Floquet工程，即，通过时间周期驱动控制材料性质和功能，是光-物质相互作用的量子物理学的前沿，但限于理想的无耗散系统。对于扩展到各种材料的Floquet工程，理解在周期驱动和能量耗散的平衡中出现的量子态是至关重要的。在这里，我们得到了一般描述的非平衡稳态（NESS）的周期驱动耗散系统的重点是在高频驱动和时间无关的Lindblad型耗散与详细的平衡条件。我们的公式正确地描述了NESS的时间平均性、涨落性和对称性，并且可以在数值计算中有效地计算。我们的方法将在原子和分子、介观系统和凝聚态物质等广泛类别的耗散量子系统的Floquet工程中发挥基础性作用。
2020-07-04 cond-mat.stat-mech physics.optics quant-ph
Open XXZ spin chain: Nonequilibrium steady state and strict bound on ballistic transport
本文给出了在（弱）耦合参数下，由Lindblad算符驱动的均匀最近邻Heisenberg XXZ自旋1/2链的非平衡定态的前两阶显式矩阵乘积解.一阶密度算符在热力学极限下成为一个精确的伪局部守恒定律，并通过Mazur不等式得到一个严格的高温自旋Drude重量的下界。对于|Delta| <1，这种Mazur界限是各向异性参数Delta的非零分形函数。
2011-05-27 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el nlin.SI
Asymmetric steerability of quantum equilibrium and nonequilibrium steady states through entanglement detection
Einstein-Podolsky-Rosen转向除了纠缠和Bell非定域性之外还描述了量子关联。然而，与纠缠和Bell非定域性概念不同，量子操纵具有非对称定义。受量子操纵的非对称定义的启发，我们研究了具有非对称能级的两个相互作用量子比特在非对称环境下的操纵性。非对称（非平衡）环境是两种具有不同温度或化学势的环境。利用Bloch-Redfield方程研究了双量子比特的动力学行为及其长时间行为。在我们的研究中，稳态的可操纵性是由实验友好的转向标准，这表明通过纠缠检测转向。我们的结果表明，两个非对称量子比特的稳态具有优势的一个方向的转向，相比对称的设置。我们还提供了两个量子位之间的最小耦合强度的分析结果，以便可操纵。非对称可操纵性由两个量子比特的性质以及平衡或非平衡环境的影响共同决定。以非零熵产生为代价的非平衡环境可以增强单向操纵性。我们还展示了非平衡稳态的纠缠、转向和Bell非定域性的严格等级，它比纠缠和Bell非定域性显示出更丰富的转向结构。
2021-10-04 quant-ph
Even-harmonic generation through nonequilibrium steady-state symmetry breaking
Institute of Physics, University of Rostock（罗斯托克大学物理研究所）
该研究利用边界驱动SSH链的非平衡稳态对称性破缺，在不修改哈密顿量的情况下实现偶次谐波产生，建立了输运电流与HHG选择定则的关联，为探测中心对称系统输运电流提供了新方法。
2026-07-31 physics.optics quant-ph
Exact nonequilibrium steady state of a strongly driven open XXZ chain
本文对各向异性海森堡XXZ自旋1/2链的非平衡定态给出了一个精确的、显式的梯形张量网络分析。我们表明，一个有限系统的大小为n的稳态密度算子是-除了归一化常数-多项式的次数为2n-2的耦合常数。物理观测量的有效计算是便利的一个经典的马尔可夫过程的传递算子。在各向同性情况下，我们发现了余弦自旋分布、自旋流的1/n^2标度以及稳态下的长程关联。这是一个完全非微扰的扩展最近的结果[物理评论快报。106，217206（2011）]。
2011-09-19 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el nlin.SI
Quantum Kinetic Rates within the Nonequilibrium Steady State
量子网络的非平衡稳态（NESS）是许多物理和生物场景的核心。例子包括自然过程，如视觉和光合作用，以及技术设备，如光电池，两者都由非相干光（如阳光）激活，并导致量子传输。在这里，提供了一种完全通用的方法来定义NESS中量子网络的组件，并获得这些组件之间的过程速率。量子效应被明确地包括在整个过程中，在（a）通过投影算子定义网络组件，和（b）在确定速率过程中相干性的作用。作为例子，该方法被应用到模型的情况下，两个版本的V级系统，并自旋玻色子模型，其中的作用的环境和内部系统的属性，在确定的速率进行检查。此外，马尔可夫与非马尔可夫贡献的作用是量化的，暴露的条件下，NESS率可以通过扰动的非平衡稳态。
2022-09-02 physics.chem-ph quant-ph
Nonequilibrium density matrix for simultaneous heat and charge steady-state transport in quantum open systems
我们建议的非平衡密度矩阵的表达式由Hershfield的方法获得的情况下，热和电荷的稳态电流存在于一个量子开放系统的概括。有限尺寸的量子系统，连接到两个温度和粒子的水库，被驱动的两个水库之间的温度梯度和化学电势梯度的存在下，平衡。我们证明了NE密度矩阵是由广义Gibbs系综给出的，并且与McLennan-Zubarev非平衡系综的一般结果完全一致。额外的非平衡项与系统中的熵产生有关，并与热通量和粒子通量有关，给出了一个非相互作用费米子模型系统的最低阶展开的显式例子。
2014-12-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entanglement versus Bell nonlocality of quantum nonequilibrium steady states
研究了两个量子比特耦合系统的纠缠和Bell非定域性，其中每个量子比特与一个单独的环境耦合。我们研究了不同温度和化学势的非平衡环境对纠缠态和Bell非定域性的影响。非平衡环境对纠缠和Bell非定域性有建设性的影响。非平衡热力学代价可以维持热能或粒子流，增强纠缠和Bell非定域性。然而，给出最大违反贝尔不等式的非平衡条件（由温度差或由熵产生率量化的热力学代价表征）不同于给出最大纠缠的非平衡条件。当贝尔不等式中存在非对称观测量时（Alice和Bob之间），例如$I_{3322}$不等式，这种非对称性也可以从非平衡环境下的效应中反映出来。在非平衡玻色子环境下，空间非对称双量子比特系统表现出热整流效应，这可以通过Bell非定域性来证明。不同的空间非对称因子在热整流效应中可以线性地相互抵消，这也反映在纠缠度和Bell非定域性的变化上。我们的研究表明，基于不同的最佳非平衡条件，非平衡环境都是有价值的纠缠和贝尔非局域性资源。
2021-04-19 quant-ph
Equilibrium and nonequilibrium steady states with the repeated interaction protocol: Relaxation dynamics and energetic cost
本文研究量子比特与热化辅助自旋重复碰撞的弛豫过程，解析推导非平衡稳态、收敛步数与能量成本，并指出确定性相互作用通常产生非热稳态，仅在少数长时随机碰撞机制下可实现热化。
2025-01-09 quant-ph
Nonequilibrium steady states in the Floquet-Lindblad systems: van Vleck's high-frequency expansion approach
周期驱动耗散量子系统的非平衡稳态是Floquet工程中的重要问题。我们开发了一个通用的理论与林德布拉德型耗散的高频驱动器的特点和分析NESSs的基础上的高频（HF）扩展与线性代数数值，而不数值求解时间演化。这一理论表明，NESSS可以偏离Floquet-Gibbs状态取决于耗散类型。我们在金刚石氮空位（NV）中心，踢开XY自旋链与拓扑相变下的边界耗散，和海森堡自旋链在圆极化磁场下体耗散的具体模型中的HF-展开方法的有效性和实用性。特别地，对于各向同性海森堡链，我们提出了量子磁体中耗散辅助的太赫兹逆法拉第效应。我们的理论框架适用于各种时间周期林德布拉德方程，目前正在积极研究。
2021-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Persistence of power-law correlations in nonequilibrium steady states of gapped quantum spin chains
在各向同性$XY$自旋链的非平衡稳态中证明了准长程序的存在，其中包括两种类型的附加项，每种附加项在能谱中产生一个能隙.通过施加外部磁场来初始化畴壁磁化分布，并在激活能隙的同时关闭磁场，使系统脱离平衡。通过在$z$方向上施加交错磁场或对$XY$耦合引入调制来产生能隙。的磁化强度，自旋电流，自旋-自旋关联函数的计算分析在热力学极限在淬火后很长一段时间。对于这两种类型的系统，我们发现的持续性的幂律相关性，尽管基态关联函数呈现指数衰减。
2019-11-15 cond-mat.quant-gas quant-ph
Coherence enhanced quantum metrology in a nonequilibrium optical molecule
利用超越久期近似的量子主方程，研究了耦合于两种不同温度环境的光学分子系统中的量子精密测量。我们发现非平衡态产生并维持的稳态相干性可以增强量子精密测量。我们还研究了非平衡态的旋度通量、热流和定态熵产生的定量度量。发现它们随温差而生长。然而，一个明显的悖论出现考虑相反的行为的稳态相干性和非平衡措施有关的腔间耦合强度。通过将热流分解为粒子数部分和相干部分，解决了这个悖论。只有后者，相干热流，是紧密相连的稳态相干性和行为类似的相对于腔间耦合强度。有趣的是，相干热流从低温库流向高温库，与布居热流的方向相反。我们的工作提供了一种可行的方法来增强量子精密测量的开放量子系统通过稳态相干的非平衡条件，可以控制和操纵，以最大限度地提高其效用。其潜在的应用不仅限于量子精密测量，还扩展到器件设计、量子计算和量子技术等领域。
2018-03-16 quant-ph
