論文の概要: Strong coupling effects in quantum thermal transport with the reaction coordinate method

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.05670v1
• Date: Tue, 9 Mar 2021 19:15:56 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-08 15:41:03.835664
• Title: Strong coupling effects in quantum thermal transport with the reaction coordinate method
• Title（参考訳）: 反応座標法による量子熱輸送における強結合効果
• Authors: Nicholas Anto-Sztrikacs and Dvira Segal
• Abstract要約: 本稿では,弱い系-バス結合状態を超えて量子熱エネルギー輸送を研究するための半解析的手法を提案する。 非平衡スピン-ボソンモデルに適用した手法では,各環境から集合座標を抽出し,システムに付加して拡張システムを構築する。 熱電流のターンオーバー挙動をシステムバス結合強度の関数として, システムバスの強いシグネチャを適切に捕捉できることを実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present a semi-analytical approach for studying quantum thermal energy transport beyond the weak system-bath coupling regime. Our treatment, which results in a renormalized, effective Hamiltonian model is based on the reaction coordinate method. In our technique, applied to the nonequilibrium spin-boson model, a collective coordinate is extracted from each environment and added into the system to construct an enlarged system. After performing additional Hamiltonian's truncation and transformation, we attain an effective two-level system with renormalized parameters, which is weakly coupled to its environments, thus can be simulated using a perturbative Markovian quantum master equation approach. We compare the heat current characteristics in our method to other techniques, and demonstrate that we properly capture strong system-bath signatures such as the turnover behavior of the heat current as a function of system-bath coupling strength. We further investigate the thermal diode effect and demonstrate that strong couplings moderately improve the rectification ratio relative to the weak coupling limit. The effective Hamiltonian method that we developed here offers fundamental insight into the strong coupling behavior, and is computationally economic. Applications of the method towards studying quantum thermal machines are anticipated.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,弱い系-バス結合状態を超えて量子熱エネルギー輸送を研究するための半解析的手法を提案する。 本処理は, 反応座標法に基づいて, 再正規化された実効ハミルトニアンモデルである。 非平衡スピン-ボソンモデルに適用した手法では,各環境から集合座標を抽出し,システムに付加して拡張システムを構築する。 追加のハミルトニアンの切断と変換を行った後、その環境に弱結合した再正規化パラメータを持つ効果的な2段階システムを実現し、摂動マルコフ量子マスター方程式を用いてシミュレートすることができる。 提案手法における熱電流特性を他の手法と比較し, 熱電流のターンオーバー挙動などの強いシステムバスシグネチャを系バス結合強度の関数として適切に捉えたことを示す。 さらに, 熱ダイオード効果について検討し, 強いカップリングが弱いカップリング限界に対する整合率を適度に向上することを示した。 ここで開発した効果的なハミルトニアン法は,強結合挙動に関する基本的な知見を提供し,計算学的に経済的である。 本手法の量子熱機械研究への応用が期待される。

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