开放量子系统中流的对称性与热力学

对称性是物理学中的一个强大概念，其最近在理解非平衡行为方面的应用提供了深刻的见解和突破性的精确结果。在此，我们展示了如何利用对称性来控制开放量子系统中的输运和统计。这种控制是通过电流统计中的一阶动态相变以及由对称性分类的不同输运通道（或非平衡稳态）的共存来实现的。随后，通过 Gallavotti-Cohen 涨落定理，微观可逆性导致了罕见电流涨落的孪生动态相变。有趣的是，初始状态中存在的对称性在涨落层面上自发破缺，此时量子系统选择了最能促进给定涨落的对称性扇区。我们在一个受光合作用复合物中相干能量收集问题启发的量子比特网络模型中说明了这些结果，并引入了对称性控制的量子热开关概念，提出了基于对称性的量子器件设计策略，以实现可控的输运性质。