热输运的量子相干调控：以 V 模型为例

本文研究了一个最小模型，即耦合到两个热浴的三能级 V 系统，并探讨了量子相干在瞬态 regime 与非平衡稳态下热输运中的作用。在我们的模型中，能量通过两条并行路径在热浴间交换，这两条路径可通过激发能级的简并解除（能级分裂 $\Delta$）以及一个调节其中一条路径强度的控制参数 $\alpha$ 而变得不同。利用 Redfield 形式的非久期量子主方程，我们成功推导出了在紧密简并激发能级下稳态极限中量子相干与热流的闭式表达式。通过在分析中纳入三个要素：非平衡热浴、能级非简并性以及路径不对称性，我们表明，若同时满足结合热效应与相干效应的三个条件，V 模型在稳态极限中会产生并维持量子相干：（i）两个热浴处于不同温度。（ii）热浴诱导的路径不发生相消干涉。（iii）热速率不与控制参数 $\alpha$ 混合以通过有效的局部平衡条件破坏干涉。我们发现，当热流被抑制时，相干达到最大。另一方面，久期 Redfield 量子主方程在广泛参数范围内失效。尽管我们主要关注稳态极限下的解析结果，数值模拟揭示相干的瞬态行为与稳态极限相反，表明这两种 regime 中起作用的机制不同。因此，增强瞬态相干的寿命或其在稳态下的幅值，需要对不同物理参数进行控制与优化。