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。

作为边界诱导量子开放系统的典型例子，我们数值确定了有限尺寸量子自旋系统的稳态密度矩阵，并对系统的物理量进行了详细研究，发现流过的自旋电流通过系统预测，与熵产生率之间会存在比例关系。这种关系通过基于重复相互作用协议的边界诱导非平衡公式进行了分析证明。此外，当考虑重复交互协议中系统边界处的物理量的期望值时，重要的是将其视为系统与外界接触期间的平均值。发现自旋电流的公式中的因素数量存在错误。熵产生率和电流之间的这种关系被认为是重要的结果之一，因为它表明了在系统时间演化的公式中普遍存在的关系，我们将继续进行分析。我们尝试对这种情况进行数值分析，其中除了与系统边界接触并引起流动的外部场之外，还与试图使系统进入热状态的热浴接触。平衡。为了表述热浴的影响，我们将表示系统状态变化的量子主方程中的耗散项表示为在系统本征态之间转变以满足详细平衡条件的模型。在与热浴的接触足够弱的范围内，在极高的温度下对系统几乎没有影响，但在低温下系统接近热平衡，但形成两者边界的参数区域通过比较诱导耗散项和热浴耗散项的系数最大值所得到的表达式来显示判断的可能性。将系统的熵产率区域（其中开始发生与热浴接触的贡献）与从先前表达式获得的区域进行比较，存在良好的匹配，并且这种关系允许更好地制定热浴即使我们考虑到细节，我们也认为这可能是正确的。

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