非平衡量子输运有效模型的网络结构与动力学

在物理世界的各个尺度上，动力系统通常可有益地表示为抽象网络，这些网络编码了系统的单元与单元间相互作用。理解物理规则如何塑造这些网络的拓扑结构，可阐明系统功能并增强我们设计、引导或控制其行为的能力。在新兴的量子网络科学领域，一个关键挑战在于区分反映系统底层物理的拓扑性质与反映所采用概念模型假设的拓扑性质。为阐明并应对此挑战，我们研究了表示通过量子反点器件的非平衡量子电子输运的网络——这是一个开放介观量子系统的例子。网络表示对应于两种内部反点态模型：单粒子无相互作用模型，以及包含库仑相互作用的集体激发有效模型。在这些网络中，节点表示可及能态，边表示允许的跃迁。我们发现两种模型均通过二分性以及仅存在偶长圈而在网络拓扑中反映自旋守恒规则。然而，模型在圈基元的最小长度上出现分歧，其方式取决于电子是否被视为可区分的。此外，两种模型对自旋守恒弛豫效应的反映不同，这在度分布和圈基长度分布中均显而易见。总体而言，这些观察有助于阐明量子力学模型中网络结构与物理约束之间的关系。更一般地，我们的方法凸显了网络科学在理解量子系统动力学与控制中的效用。