論文の概要: Quantum thermal rectification via state-dependent two-photon dissipation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.18536v1
- Date: Mon, 23 Jun 2025 11:46:19 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-24 19:06:36.96208
- Title: Quantum thermal rectification via state-dependent two-photon dissipation
- Title（参考訳）: 状態依存型2光子散逸による量子温度補正
- Authors: M. Tahir Naseem,
- Abstract要約: 量子レベルでの熱流を制御することは、次世代熱デバイスの開発に不可欠である。
本研究では, 単一光子(非線形)および2光子(非線形)交換プロセスにより, 2つの熱浴に結合した量子調和振動子の熱的整合性について検討した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Controlling heat flow at the quantum level is essential for the development of next-generation thermal devices. We investigate thermal rectification in a quantum harmonic oscillator coupled to two thermal baths via both single-photon (linear) and two-photon (nonlinear) exchange processes. At low temperatures, rectification arises from a state-dependent suppression of two-photon emission: when the cold bath dominates, it drives the oscillator into low-occupancy states, inhibiting emission and creating a thermal bottleneck. At higher temperatures, rectification is governed by the asymmetric scaling of higher-order moments associated with two-photon absorption and emission. We systematically explore various bath coupling configurations and identify the conditions under which nonlinear dissipation leads to directional heat flow. Furthermore, we propose an implementation scheme based on coupling an auxiliary two-level system to the oscillator, enabling effective two-photon dissipation. These results contribute to the understanding of quantum heat transport in the presence of nonlinear dissipation and may support future efforts in nanoscale thermal rectification design.
- Abstract（参考訳）: 量子レベルでの熱流を制御することは、次世代熱デバイスの開発に不可欠である。
本研究では, 単一光子(非線形)および2光子(非線形)交換プロセスにより, 2つの熱浴に結合した量子調和振動子の熱的整合性について検討した。
低温では、2光子放出が状態依存的に抑制され、冷水浴が支配されると、発振器を低占有状態に駆動し、放出を阻害し、熱的ボトルネックを発生させる。
高温では、2光子吸収と放出に関連する高次モーメントの非対称スケーリングによって補正が制御される。
各種浴槽のカップリング構成を系統的に検討し, 非線形散逸が方向熱流に繋がる条件を同定した。
さらに, 発振器に補助的な2レベル系を結合した実装方式を提案し, 有効2光子散逸を実現する。
これらの結果は、非線形散逸の存在下での量子熱輸送の理解に寄与し、ナノスケールの熱改質設計における今後の取り組みを支援する可能性がある。
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