非平衡量子输运的有效平衡描述 I：基础与方法论

对非平衡强关联量子系统的理论描述面临若干挑战，且许多开放问题依然存在。本文关注在有限偏压下通过量子点的非线性电子输运，使用了 Hershfield [Phys. Rev. Lett. 70, 2134 (1993)] 引入的概念，借此可以用系统的 Lippmann-Schwinger 算符来表达此类非平衡量子杂质模型。这些散射算符允许将非平衡问题重新表述为与修正哈密顿量相关的有效平衡问题，从而促进了平衡多体技术的实施。我们利用“开放系统”的概念，提供了 Hershfield 有效哈密顿量的另一种推导。此外，我们证明了使用 Schwinger-Keldysh 框架和有效平衡方法计算的可观测量之间的等价性。在输运研究中，量子点的非平衡谱函数被确定为主要感兴趣的量，我们推导了电流（Meir-Wingreen 公式）和量子点电荷占据数的普遍表达式。我们引入了一种有限温度形式理论，用作计算实时格林函数的工具。在配套论文中，我们阐明了相互作用模型微扰计算的一般方案，并特别参考了安德森模型。