論文の概要: Collective-dissipation-controlled thermal rectification and entropy production in a three-terminal three-qubit XXZ spin chain
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.14644v1
- Date: Sun, 13 Sep 2026 16:28:55 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-16 07:15:05.872313
- Title: Collective-dissipation-controlled thermal rectification and entropy production in a three-terminal three-qubit XXZ spin chain
- Title（参考訳）: 3次元3量子XXZスピン鎖における集団散逸制御熱整流とエントロピー生成
- Abstract要約: 3つの熱貯留層に結合した3量子XXZスピン鎖の熱改質とその熱力学的コストについて検討した。
熱電流は温度が変化するにつれて変化し,スピン鎖異方性は境界熱電流の抑制に有効な内部制御パラメータを提供することを示した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8164433158925593
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We investigate thermal rectification and its thermodynamic cost in a three-qubit XXZ spin chain coupled to three thermal reservoirs: two local baths attached to the boundary qubits and a collective bath jointly coupled to the middle and right qubits. This asymmetric dissipative architecture allows the collective environment to actively reshape energy transport. We show that the heat current carried by the collective bath changes sign as its temperature is varied, and that the spin-chain anisotropy provides an effective internal control parameter for suppressing the boundary heat currents. These features yield thermal rectification coefficients of about $3.36\%$ at maximum bias and up to $20.1\%$ in the strongly anisotropic regime, although the latter comes at the cost of severely reduced heat currents. Beyond rectification, we evaluate the steady-state entropy production rate and identify a low-irreversibility operating window near the collective-current reversal, whereas increasing the local boundary couplings monotonically raises the thermodynamic cost. Our results establish collective dissipation as a tunable control mechanism for quantum heat transport and uncover a nontrivial trade-off among rectification, heat-current magnitude, and irreversible losses.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,3つの熱貯留層に結合した3ビットXXZスピン鎖と境界量子ビットに結合した2つの局所浴と,中間量子ビットと右量子ビットに結合した集合浴の温度補正とその熱力学的コストについて検討した。
この非対称散逸性アーキテクチャは、集合環境がエネルギー輸送を積極的に再形成することを可能にする。
熱電流は温度が変化するにつれて変化し,スピン鎖異方性は境界熱電流の抑制に有効な内部制御パラメータを提供することを示した。
これらの特徴は、最大バイアスで約3.36\%、強い異方性体制で最大20.1\%の温度補正係数をもたらすが、後者は熱電流を著しく減少させるコストがかかる。
さらに, 局所境界結合の増大は熱力学的コストを単調に上昇させる一方, 直流逆流近傍の低可逆性動作窓を同定し, 定常エントロピー生成速度を評価する。
本研究は, 量子熱輸送のための調整可能な制御機構として集合散逸を確立し, 整流, 熱電流, 不可逆損失の非自明なトレードオフを明らかにする。
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