如何在量子热力学中构建传输非对易电荷的哈密顿量

非对易守恒量近年来开创了一个量子热力学的子领域。在常规热力学中，感兴趣的系统与环境交换全局守恒且由厄米算符表示的量——能量、粒子、电荷等。直到几年前，这些算符还被隐式地假定为彼此对易。解除算符对易的限制已促成了许多理论发现——关于参考系、熵产生、资源论模型等。极少有工作将这些结果从抽象理论桥接到实验现实。本文提供了一种系统构建此桥梁的方法论：我们给出了一个构造哈密顿量的方案，该哈密顿量在全局上守恒非对易量，同时在局域上传输这些量。这些哈密顿量可将任意多个子系统耦合在一起，并且可以是可积的或不可积的。我们的哈密顿量可在物理上通过超导量子多能级系统（superconducting qudits）、超冷原子和囚禁离子实现。