論文の概要: Quantum coherence-control of thermal energy transport: The V model as a
case study
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.09512v1
- Date: Tue, 19 Jul 2022 18:50:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-04 12:53:14.248889
- Title: Quantum coherence-control of thermal energy transport: The V model as a
case study
- Title（参考訳）: 熱エネルギー輸送の量子コヒーレンス制御--vモデルによるケーススタディ
- Authors: Felix Ivander, Nicholas Anto-Sztrikacs, and Dvira Segal
- Abstract要約: 過渡期および非平衡定常状態における熱輸送における量子コヒーレンスの役割について検討する。
熱電流が抑制されるとコヒーレンスを最大化する。
数値シミュレーションにより、コヒーレンスの過渡的な挙動は定常状態の限界とは対照的であることが示された。
- 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: Here, we study a minimal model, the three-level V system coupled to two heat
baths, and investigate the role of quantum coherences in heat transport in both
the transient regime and in the nonequilibrium steady-state. In our model,
energy is exchanged between the baths through two parallel pathways, which can
be made distinct through the nondegeneracy of excited levels (energy splitting
$\Delta$) and a control parameter $\alpha$, which adjusts the strength of one
of the arms. Using a nonsecular quantum master equation of Redfield form, we
succeed in deriving closed-form expressions for the quantum coherences and the
heat current in the steady state limit for closely degenerate excited levels.
By including three ingredients in our analysis: nonequilibrium baths,
nondegeneracy of levels, and asymmetry of pathways, we show that quantum
coherences are generated and sustained in the V model in the steady-state limit
if three conditions, conjoining thermal and coherent effects are simultaneously
met: (i) The two baths are held at different temperatures. (ii) Bath-induced
pathways do not interfere destructively. (iii) Thermal rates do not mingle with
the control parameter $\alpha$ to destroy interferences through an effective
local equilibrium condition. We find that coherences are maximized when the
heat current is suppressed. On the other hand, the secular Redfield quantum
master equation is shown to fail in a broad range of parameters. Although we
mainly focus on analytical results in the steady state limit, numerical
simulations reveal that the transient behavior of coherences contrasts the
steady-state limit, suggesting that different mechanisms are at play in these
two regimes. Enhancing either the lifetime of transient coherences or their
magnitude at steady state thus requires the control and optimization of
different physical parameters.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,2つの熱浴に結合した3レベルv系の最小モデルについて検討し,過渡状態と非平衡定常状態の両方における熱輸送における量子コヒーレンスの役割について検討した。
我々のモデルでは、エネルギーは2つの平行な経路を通して浴槽の間で交換されるが、これは励起レベルの非退化(\delta$ のエネルギー分裂)と、アームの強度を調整する制御パラメータ $\alpha$ によって区別される。
レッドフィールド形式の非セクシャル量子マスター方程式を用いて、量子コヒーレンスと定常状態限界における熱電流の閉形式式を導出し、励起レベルを縮退させることに成功した。
非平衡浴, 水準の非縮退, 経路の非対称性の3つの成分を含むことによって, 3つの条件が同時に熱的およびコヒーレントな効果を満たす場合, Vモデルにおいて量子コヒーレンスが生成され, 持続されることを示す。
(i)異なる温度で2つの浴槽が保持される。
(ii)浴による経路は破壊的に干渉しない。
(iii) 温度は、効果的な局所平衡条件を介して干渉を破壊するために、制御パラメータ$\alpha$と混ざり合いません。
熱電流が抑制されるとコヒーレンスを最大化する。
一方、世俗的なレッドフィールド量子マスター方程式は幅広いパラメータで失敗することが示されている。
定常限界における解析結果に主眼を置きながら,コヒーレンスの過渡的挙動が定常限界と対比することを示す数値シミュレーションにより,これら2つの領域において異なる機構が作用していることが示唆された。
過渡コヒーレンスの寿命または定常状態でのマグニチュードを増大させるには、異なる物理パラメータの制御と最適化が必要である。
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