扩散非互易性与热二极管

线性材料中的波传播与扩散通过对称格林函数保持局部互易性。对于波传播，进入和离开系统的场之间的关系比其内部场的详细信息更相关。在此类情形下，系统通过多个端口散射的全局互易性更为重要，其定义为散射通道之间的对称传输。当双端口系统支持非互易（电磁、声学）波传播时，根据定义它直接是一个（光学、声子）二极管。然而，迄今为止尚未对多端口系统扩散过程的全局互易性给出具体定义或讨论。因此，扩散中的三个概念——局部非互易性、全局非互易性和二极管效应——之间的差异与关系仍不清楚。在此，我们对频域格林函数提供理论分析，并定义通过双端口系统的热扩散的全局互易性，其设置不同于热二极管。我们进一步证明，在无非温度相关热生成的假设下，具有破缺稳态全局互易性的传热系统与热二极管等价。我们讨论了打破扩散互易性和制造热二极管的一些典型机制的有效性。我们的结果为未来关于对称与非对称扩散过程的研究奠定了一般背景。