境界誘起型量子開放系の定常状態における整流作用の統一的理解と新たな輸送特性の探索

边界诱导量子开放系统稳态整流的统一认识及新输运性质的探索

• 批准号: 22K03458
• 负责人: 鈴木 秀則
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Nihon University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03458/
• 关键词: 量子開放系; 非平衡定常状態; 輸送特性; 定常状態

境界誘起型の量子開放系の典型例の一つとして、有限サイズの量子スピン系における定常状態の密度行列を数値的に求めて系の物理量について詳細な調査を行ったところ、系を流れるスピンカレントとエントロピー生成率の間に比例関係があることが予見された。この関係はrepeated interaction protocolに基づく境界誘起型非平衡状態の定式化の手法に基づいて解析的に証明された。加えて、repeated interaction protocolでの系の境界での物理量に関する期待値を考慮する際には、系と外界が接触している時間内の平均値としてとらえることが重要で先行研究における外界から系へのスピンカレントの定式化の際の数因子の誤りが判明した。この、エントロピー生成率とカレントの関係性は、系の時間発展の定式化において普遍的に成り立つ関係性を示唆すると考え、重要な結果のひとつであり、今後、整流作用との関係性にまで踏み込んで解析を進めていく。系の境界で接触している、流れを誘起する外界に加えて、系を熱平衡状態へと導こうとする熱浴が接触した場合に対して、数値的な解析を試みた。熱浴の効果の定式化としては、系の状態変化を表す量子マスター方程式における散逸項を系の固有状態間を詳細つり合い条件を満たすように遷移するモデルで表現した。熱浴との接触が十分に弱い範囲では、熱浴が高温の極限では系への影響はほとんどないが低温では系は熱平衡に近い状態となるが、両者の境界となるパラメータ領域が、流れを誘起する散逸項と熱浴の散逸項の係数の最大値の比較から得られる表式により判断できる可能性を示した。系のエントロピー生成率の熱浴との接触からの寄与が発生し始める領域と、先の表式で得られる領域を比べると十分によく整合しており、この関係は熱浴の定式化をより詳細なもので考慮しても成立するのではないかと考えられる。

作为边界引起的量子开放系统的一个典型示例，当对物理量子量子自旋系统进行详细研究时，在有限尺寸的量子自旋系统中获得稳态密度矩阵时，可以预测，旋转电流通过系统流动和入学生成速率之间存在比例关系。根据一种基于重复的相互作用方案制定边界诱导的非平衡状态的方法，该关系在分析上得到了证明。此外，当考虑重复交互协议中系统边界处的物理量的预期值时，重要的是将它们视为在系统和外部世界接触的时间段内的平均值，以及在先前研究中从外部世界到系统的旋转电流制定旋转电流中的数量因子的错误。熵产生速率和电流之间的这种关系表明，在制定系统时间发展中普遍建立的关系，这是重要的结果之一，而且我们将来将进行分析，此外，与整流器效应之间的关系。尝试与流动诱导的外部世界接触数值分析，该世界正在系统的边界接触，以及与试图导致系统达到热平衡的热浴的接触。热浴作用的公式由一个模型表示，在该模型中，量子主方程中代表系统状态变化的耗散项已过渡以满足系统特征状态之间的详细平衡条件。在与热浴接触足够弱的范围内，在热浴的极端温度下对系统几乎没有影响，但是在低温下，系统接近热平衡。但是，可能是两者之间边界的参数区域可以通过比较流动诱导的耗散项的最大系数和热浴的耗散项的比较来确定的。当比较系统熵生产率的贡献与使用上表公式获得的区域的区域开始发生时，人们认为即使在考虑更详细地制定热浴的情况下，也可以达到这种关系。

项目成果

境界誘起型の非平衡量子スピン系における熱浴との相互作用の影響

边界诱导非平衡量子自旋系统中热浴相互作用的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: 鈴木秀則;橋爪洋一郎
• 通讯作者: 橋爪洋一郎