非平衡各向异性Dicke模型中的量子热输运

光-物质相互作用系统中的非平衡热输运与量子热力学日益受到关注,量子热器件(如热阀和热二极管)已成功实现。近期研究发现,各向异性光-物质相互作用能显著改变杂化量子系统的本征值和本征态,引发非平庸的量子相变、量子计量学效应及光子非经典性。为探究各向异性相互作用对量子输运的影响,该研究团队通过非平衡态各向异性Dicke模型研究热流动力学。该模型中,量子比特系综与各向异性光子场发生集体相互作用,各组分同时耦合玻色热库。研究采用量子化修饰主方程(DME)准确描述各向异性Dicke模型的耗散动力学,在约化系统的本征基下精确处理强量子比特-光子耦合效应。 研究结果表明:1)各向异性耦合对稳态热流具有关键调控作用——强耦合区大各向异性因子会显著抑制热流,而中等耦合区则增强热传导;2)量子比特数量增加会放大流动特征,表现为峰值的抬升与谷值的降低。此外,该工作推导出热力学极限近似下两个极限各向异性因子的热流解析表达式,这些热流呈现共隧穿输运图像,并构成有限尺寸各向异性Dicke模型热流的上边界。团队还系统分析了该模型中的热整流效应。

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提交arXiv: 2026-03-31 02:47

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