通过在多量子点 Aharonov-Bohm 热发动机中构建透射函数实现热力学性能的相干控制

我们从理论上探讨了利用量子干涉优化多量子点 Aharonov-Bohm(AB)热力学发动机图系、功率输出和热力学效率的策略。使用非平衡格林函数方法，我们展示了通过器件几何、磁通和点-导体耦合可构织出干涉效应，如 Fano 型反偏差、Dicke 型超辐射和亚辐射模式以及多峰透射谱，从而产生结合 Lorentz 线状、箱形和 Fano 线型的混合透射轮廓。此类构造的轮廓使能够在锋利的 Lorentz 共振的高效率与箱形样态的高功率输出之间取得近乎最佳的功率-效率权衡。在正方形、五边形和六边形配置的对称量子点阵列中，我们识别出一个最佳区间，$t/\gamma \approx 2$，其中量子点间隧穿�幅 $t$ 和点-导体耦合 $\gamma$ 产生最佳的功率和效率平衡。六点六边形配置实现了 $ZT \sim 30$ 的图系，在稀释温度下，四点几何结构实现约 $76\%$ 的卡诺效率，输出功率为 $4.74$ fW。我们还发现，高 $ZT$ 区间与 Wiedemann-Franz 定律最大违反性之间存在直接对应关系。引入源-漏耦合不对称性进一步增强了效率和功率。规模分析揭示，效率随量子点数量系统性增加，而功率输出在中间系统尺寸处最大化。这些发现确立了多量子点纳米结构中的相干控制作为面向超低功率电子器件的高性能量子热力学发动机的有前景的路径。