量子耦合传输的热力学

本综述从熵产生率的框架出发，对量子耦合传输过程在纳米规模系统中的热力学视角进行了阐述。我们的分析在熵产生率的框架下进行，这是支配非平衡过程的核心量，通过共轭力-通量对表达。虽然热力学定律在经典和量子领域中都是通用的，但讨论是在微观开放量子系统框架内展开的，聚焦于耦合到电子储备的量子点（QD）。我们首先检阅基本的单一传输过程，强调其在近平衡 regime 中的强烈热力学约束。这就动机了对耦合传输的研究，后者在多个力-通量对共存和相互作用的情况下，导致更丰富的热力学行为。以熵产生为指导原则，我们分析了最小两个端子单 QD setup 中的耦合能量和粒子传输，展示了包括 Seebeck 效应、Peltier 效应以及热力学热机和制冷机等传统热力学交叉现象如何自然地作为热力学交叉效应出现。我们随后将框架扩展到三个端子的耦合量子点（CQD）几何构型，该构型为研究耦合传输提供了灵活的平台，并在适当的约束下简化为众所周知的 Sánchez-Buttiker 配置。除了标准的交叉效应之外，我们讨论了耦合传输中的逆流现象（ICC），即在不违反第二定律的情况下，多个平行热力学力之间的电流方向。我们表明，ICC 需要在能量和粒子传输之间打破对称性，并识别了在具有吸引性隧道相互作用的耦合量子点系统中实现其条件。