多浴层次方程动力学（HEOM-MB）及其在卡诺循环中的应用

我们开发了一套计算机代码，用于推导由自旋子系统耦合多个不同温度的 Drude 浴所产生的热力学层次方程动力学，这些浴可随时间与子系统相连或断开。该代码能够模拟子系统在等温、等熵、恒温和熵条件下的简化动力学。计算作为物理可观测量的广延变量与集中变量，评估作为集中与广延功的 Gibbs 能和 Helmholtz 能。独立计算子系统--浴相互作用能量贡献。通过将结果与时间无卷积 Redfield 方程得到的结果进行对比，评估平衡分布和两体关联函数的计算精度。结果表明，Lindblad 主方程不适用于描述自旋--湮灭系统的热力学。通过在不同温度的浴上依次开启和关闭，并以不同切换时间和子系统--浴耦合强度研究温热过程中的非Markovian效应。此外，模拟卡诺循环在准静态条件下的行为。为分析循环中子系统所做的功，绘制作为集中和广延变量函数的热力学功图。本文附录提供了 C++ 源代码。