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Collective-bath Floquet heat transport

📄 最终论文

作者:施昊哲、谢昀城|团队:Glaudex

直接下载 PDF · 固定提交版本 challenge-2026-final-v5 · Quantum Harness PR #205


Glaudex 对 Quantum Harness Challenge #123 的可复现计算仓库。本项目研究一个周期驱动的 Ising 自旋链如何通过公共的非马尔可夫环境释放能量, 并比较 N=1,2,3,4 时反射奇偶区、总自旋结构和热流谱的变化。

团队:Glaudex;成员:施昊哲、谢昀城。报名入口为 Quantum Harness PR #205。

当前状态:计算代码、参数、测试和作图数据已经整理;论文和可复现代码均已提交。

模型

开边界链的哈密顿量为

H_N(t) = -J Σᵢ σᶻᵢσᶻᵢ₊₁
         + (Ω/2) Σᵢ σˣᵢ
         + ε_d cos(ω_d t) Σᵢ σᶻᵢ ,

公共环境通过未归一化算符 S_N = Σᵢσᶻᵢ 耦合。本文取 Ω=ε_d=1、 ω_c=2.5、零温 Ohmic 谱密度 J_bath(ω)=αω exp(-ω/ω_c)。因此不同 N 的总热流比较同时包含了 公共耦合算符随系统尺寸增大的影响,不能直接解释成热力学极限中的尺寸律。

热谱和总热流的明确定义见 docs/MODEL_AND_HEAT_CURRENT.md。

三种复现方式

1. 快速检查核心物理定义

make instantiate
make smoke

它检查哈密顿量、公共浴算符、N=2 暗单重态以及热谱积分定义,不进行长时间张量网络传播。

2. 重新生成当前全部结果图

python3 -m venv .venv
.venv/bin/python -m pip install -r requirements.txt
make figures PYTHON=.venv/bin/python

该命令只读取 data/processed/ 中冻结的表格,在 figures/generated/ 中重新生成 SVG、PDF 和 PNG;不会重新运行昂贵的 influence-functional 计算。

3. 从头运行 N=3/N=4 完整扫描

完整流程包括生成固定参数文件、构造 process tensor、运行物理点以及收集结果。 参见 docs/REPRODUCIBILITY.md。生产扫描需要 Slurm 集群; 单个物理点通常需要几十分钟至数小时,完整扫描应限制在最多五个节点并发。

代码结构

路径 内容
src/ 模型、周期传播、两时关联函数、热流及 Floquet–Lindblad 核心代码
overnight/ N=3/N=4 正式扫描、收集和主要物理分析
pilot/ N=1/N=2 扫描与通用任务/结果格式
axis_scan/ 横向驱动与负 J 的补充扫描
audit/ 对称性、有限 Ξ、强耦合和数值稳定性检查
test/ Julia 单元测试
analysis/ 从原始结果整理精简数据、并从精简数据重新绘图的 Python 程序
data/processed/ 当前论文图使用的小型、可版本控制的数据
data/validation/ 运行状态、资源消耗和误差检查摘要
slurm/ 与具体用户名和安装路径无关的提交模板
paper/ 当前提交论文及其 SHA-256

主要结果及边界

N=2、3、4 反射奇偶区的代表性热流谱

  • N=2 的反射奇区是完全暗的单重态,公共浴算符作用为零。
  • N=3 的反射奇区严格等价于一个活跃的 N=1 通道,并且与 J 无关。
  • N=4 分为 10 维偶区和 6 维奇区;奇区由两个活跃的 S=1 副本组成,不等价于 N=1。
  • 当前参数网格中,总热流从 N=2 到 N=4 整体接近线性增加,但只有三个多自旋尺寸, 且 S_N 未除以 √N,因此不能称为临界标度或超辐射尺寸律。
  • N=4 正式结果采用统一的 5% 原始迹漂移上限;25 点中有 24 点也通过更严格的 2% 上限。 有限 Ξ 检查和这一选择的影响记录在 docs/NUMERICAL_LIMITATIONS.md。

软件环境

  • Julia 1.12.6
  • UniformTEMPO.jl commit b76a018c32e5415989761d902b1b0e95f1a337da
  • Python >=3.9
  • NumPy 1.26.3
  • Matplotlib 3.9.4
  • rsvg-convert(生成基础图的 PDF/PNG 版本)

Julia 依赖由 Project.toml 和 Manifest.toml 固定。数据来源与 SHA-256 见 docs/DATA_PROVENANCE.md。

引用与许可

软件和论文的引用信息见 CITATION.cff。除另有说明外,本仓库的源代码 按 GNU GPL v3.0 only 发布。论文、图片和数值数据不自动纳入代码许可证。

About

Reproducible non-Markovian Floquet heat-transport calculations for Quantum Harness Challenge #123

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