<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Phys.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Physics</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Phys.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-424X</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">1474018</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2024.1474018</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Physics</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Dephasing-assisted transport in a tight-binding chain with a linear potential</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Jacob et al.</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.3389/fphy.2024.1474018">10.3389/fphy.2024.1474018</ext-link>
</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Jacob</surname>
<given-names>Samuel L.</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2803014/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Bettmann</surname>
<given-names>Laetitia P.</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2868473/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Lacerda</surname>
<given-names>Artur M.</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2836025/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Zawadzki</surname>
<given-names>Krissia</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2835671/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Clark</surname>
<given-names>Stephen R.</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff3">
<sup>3</sup>
</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2868269/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Goold</surname>
<given-names>John</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff4">
<sup>4</sup>
</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2313172/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Mendoza-Arenas</surname>
<given-names>Juan Jos&#xe9;</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff3">
<sup>3</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff5">
<sup>5</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff6">
<sup>6</sup>
</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2835194/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1">
<sup>1</sup>
<institution>School of Physics</institution>, <institution>Trinity College Dublin</institution>, <institution>College Green</institution>, <addr-line>Dublin</addr-line>, <country>Ireland</country>
</aff>
<aff id="aff2">
<sup>2</sup>
<institution>Instituto de F&#xed;sica de S&#xe3;o Carlos</institution>, <institution>Universidade de S&#xe3;o Paulo</institution>, <addr-line>S&#xe3;o Paulo</addr-line>, <country>Brazil</country>
</aff>
<aff id="aff3">
<sup>3</sup>
<institution>H. H. Wills Physics Laboratory</institution>, <institution>University of Bristol</institution>, <addr-line>Bristol</addr-line>, <country>United Kingdom</country>
</aff>
<aff id="aff4">
<sup>4</sup>
<institution>Trinity Quantum Alliance</institution>, <institution>Unit 16</institution>, <institution>Trinity Technology and Enterprise Centre</institution>, <addr-line>Dublin</addr-line>, <country>Ireland</country>
</aff>
<aff id="aff5">
<sup>5</sup>
<institution>Department of Mechanical Engineering and Materials Science</institution>, <institution>University of Pittsburgh</institution>, <addr-line>Pittsburgh</addr-line>, <addr-line>PA</addr-line>, <country>United States</country>
</aff>
<aff id="aff6">
<sup>6</sup>
<institution>Department of Physics and Astronomy</institution>, <institution>University of Pittsburgh</institution>, <addr-line>Pittsburgh</addr-line>, <addr-line>PA</addr-line>, <country>United States</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2224637/overview">Berislav Buca</ext-link>, University of Copenhagen, Denmark</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/98617/overview">Pragya Shukla</ext-link>, Indian Institute of Technology Kharagpur, India</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1978841/overview">Abolfazl Bayat</ext-link>, University of Electronic Science and Technology of China, China</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Samuel L. Jacob, <email>samjac91@gmail.com</email>
</corresp>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>22</day>
<month>10</month>
<year>2024</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2024</year>
</pub-date>
<volume>12</volume>
<elocation-id>1474018</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>31</day>
<month>07</month>
<year>2024</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>25</day>
<month>09</month>
<year>2024</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2024 Jacob, Bettmann, Lacerda, Zawadzki, Clark, Goold and Mendoza-Arenas.</copyright-statement>
<copyright-year>2024</copyright-year>
<copyright-holder>Jacob, Bettmann, Lacerda, Zawadzki, Clark, Goold and Mendoza-Arenas</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>An environment interacting with a quantum system can enhance transport through the suppression of quantum effects responsible for localization. In this paper, we study the interplay between bulk dephasing and a linear potential in a boundary-driven tight-binding chain. A linear potential induces Wannier-Stark localization in the absence of noise, while dephasing induces diffusive transport in the absence of a tilt. We derive an approximate expression for the steady-state current as a function of both dephasing and tilt which closely matches the exact solution for a wide range of parameters. From it, we find that the maximum current occurs for a dephasing rate equal to the period of Bloch oscillations in the Wannier-Stark localized system. We also find that the current displays a maximum as a function of the system size, provided that the total potential tilt across the chain remains constant. Our results can be verified in current experimental platforms and represents a step forward in analytical studies of environment-assisted transport.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>dephasing assisted transport</kwd>
<kwd>bloch oscillations</kwd>
<kwd>quantum transport</kwd>
<kwd>quantum many body</kwd>
<kwd>wannier-Stark localization</kwd>
</kwd-group>
<contract-sponsor id="cn001">University of Bristol<named-content content-type="fundref-id">10.13039/501100000883</named-content>
</contract-sponsor>
<custom-meta-wrap>
<custom-meta>
<meta-name>section-at-acceptance</meta-name>
<meta-value>Statistical and Computational Physics</meta-value>
</custom-meta>
</custom-meta-wrap>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>The quantum features of an open system interacting with a macroscopic environment are inevitably destroyed in a process known as decoherence [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>]. However, the notion that the environment is always detrimental for quantum processes&#x2013;such as information processing and transport&#x2013;has been challenged for more than a decade, prompted by investigations of quantum effects in biological systems [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>]. It is now understood that the environment can assist energy transport in non-interacting quantum systems [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>], an effect which has been experimentally verified in quantum networks of photons [<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>], trapped ions [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>] and superconducting circuits [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>]. Although several mechanisms for environment-assisted quantum transport have been proposed and debated [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>], a clear mechanism is at play in localized quantum systems&#x2013;when destructive interference responsible for localization and transport suppression is destroyed by the environment, quantum transport is enhanced. This is indeed the expected impact of environmental coupling on Anderson and Wannier-Stark localization. In Anderson localized systems, quantum transport is suppressed as a consequence of lattice disorder [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>]. On the other hand, Wannier-Stark localization occurs in the presence of a linear lattice potential such as an electric field [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>]; in this case, coherent (Bloch) oscillations take place within the region of localization [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>]. Despite the fact that Wannier-Stark localized systems subject to noise have been investigated [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B28">28</xref>], the literature on this subject is still scarce.</p>
<p>Environment-assisted transport can also affect the non-equilibrium transport properties of many-body quantum systems. A common approach to evidence this effect is to drive the quantum system to a non-equilibrium steady state by high temperature reservoirs located at the boundaries [<xref ref-type="bibr" rid="B29">29</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>]. The dephasing effect of the environment renders the transport diffusive, which has been shown to enhance the steady-state current in boundary-driven systems with disorder [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B33">33</xref>] or quasi-periodicity [<xref ref-type="bibr" rid="B34">34</xref>] and to modify the transport properties of systems with long-range hopping [<xref ref-type="bibr" rid="B35">35</xref>]. Moreover, Markovian boundary-driven non-interacting systems are amenable to analytical treatment even in the presence of dephasing, with exact and approximate solutions of steady-state quantities available for tight-binding chains [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B36">36</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>].</p>
<p>In this paper, we study dephasing-assisted transport in a boundary-driven, tight-binding chain with a linear potential. We make use of a steady-state ansatz elaborated in Refs. &#x17d;nidari&#x10d; [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>]; &#x17d;nidari&#x10d; and Horvat [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>]; &#x17d;nidari&#x10d; [<xref ref-type="bibr" rid="B36">36</xref>] to numerically access the relevant steady-state quantities for up to one thousand chain sites. By performing a minimal approximation, we derive an analytical expression for the steady-state current which matches the exact dynamics for a vast range of parameters. From it, we find that the current is maximized at a dephasing rate equal to the period of Bloch oscillations in a Wannier-Stark localized system. We also find that the current displays a maximum as a function of the system size, provided that the total potential tilt across the chain is kept constant. Our results present a significant contribution in the analytics of environment-assisted transport and can be experimentally verified in several platforms.</p>
<p>The paper is organized as follows. In <xref ref-type="sec" rid="s2">Sec. 2</xref> we introduce the model and the steady-state ansatz used in our study. In <xref ref-type="sec" rid="s3">Sec. 3</xref> we present and discuss our results for dephasing-assisted transport. In <xref ref-type="sec" rid="s4">Sec. 4</xref> we present the conclusion and outlook of our work. The <xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Material</xref> contains technical details referenced throughout the main text.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 Setup</title>
<sec id="s2-1">
<title>2.1 The model</title>
<p>We study a non-interacting, one-dimensional lattice of <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m1">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> sites with Hamiltonian given by the <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m2">
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> model<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m3">
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Equation 1</xref> <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m4">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are Pauli matrices, <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m5">
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the hopping term and <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m6">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is a local field which will be specified shortly. In order to induce a non-equilibrium state in the system, we couple the boundary sites to high-temperature reservoirs with different chemical potentials; in addition, each site is also exposed to its own local reservoir which induces dephasing. All the reservoirs are assumed to be ideal and couple weakly to the system. The dynamics of the system&#x2019;s density operator <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m7">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at time <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m8">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is given by the Lindblad master equation [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>].<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m9">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Here the superoperator <inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m10">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> describes dissipation induced by the reservoirs <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m11">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> corresponding to left boundary, right boundary and dephasing, respectively. It is a sum of local Lindblad jump operators of the form<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m12">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m13">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e3">Equation 3</xref> labels the site acted on by the reservoir <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m14">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m15">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> labels different jump operators on that same site. The effect of each boundary reservoir <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m16">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is represented by two jump operators<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m17">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>l</mml:mi>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2213;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m18">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Equation 4</xref> is the coupling rate at the boundaries, <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m19">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the chemical potential bias and <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m20">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. For forward bias <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m21">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> excitations are mostly created on the first site and annihilated on the last site; the opposite reasoning applies for reverse bias <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m22">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. In order to describe the effects of dephasing, we consider <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m23">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> jump operators acting on individual sites as if each of them were coupled to its own reservoir<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m24">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1,2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m25">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Equation 5</xref> is the dephasing rate.</p>
<p>The key observables in the system are the magnetization and its associated current. We denote by <inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m26">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> the expectation value of an observable <inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m27">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at time <inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m28">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Differentiating with respect to time and using <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Equation 2</xref> yields a continuity equation (see <xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Material</xref> for more details)<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m29">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>involving the expectation value of the magnetization current <inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m30">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> flowing from <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m31">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to <inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m32">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, where <xref ref-type="disp-formula" rid="e7">Equation 7</xref>
<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m33">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>defines the corresponding current operator. Note that the dephasing reservoir does not change the average magnetization and therefore does not contribute explicitly to <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">Equation 6</xref>, although it still affects the average magnetization and currents implicitly. Moreover, the boundary reservoirs do not contribute to the expression of the current in the bulk of the chain.</p>
<p>When the steady state is reached, the left-hand side of <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Equations 2</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">6</xref> vanishes. We denote by <inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m34">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> the expectation value of <inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m35">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at the steady state <inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m36">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. From <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">Equation 6</xref> we obtain <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">Equations 8</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e10">10</xref> for the steady-state current:<disp-formula id="e8">
<mml:math id="m37">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m38">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2,3</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e10">
<mml:math id="m39">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>This current is uniform across the chain, with its value dictated by the average magnetization at the boundaries; from now on, we remove the subscript and denote it simply by <inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m40">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. In the absence of any bias <inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m41">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the boundary reservoirs induce an infinite temperature (maximally-mixed) steady state <inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m42">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="double-struck">I</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, in which the values of magnetization and current all vanish.</p>
</sec>
<sec id="s2-2">
<title>2.2 Steady-state ansatz</title>
<p>In order to study the transport properties of the model at the steady state, both numerically and analytically, we make use of a perturbative ansatz characterized by an expansion in terms of potential bias <inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m43">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B36">36</xref>].<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m44">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="script">O</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e12">
<mml:math id="m45">
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m46">
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m47">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m48">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> where in <xref ref-type="disp-formula" rid="e11">Equations 11</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e13">13</xref> are expansion coefficients, and the corresponding operators are given by <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Equation 14</xref>
<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m49">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>These operators are thus strings of Pauli matrices starting at site <inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m50">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and having length <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m51">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, where <inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m52">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are strings of Pauli <inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m53">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> matrices of length <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m54">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The defining characteristic of this ansatz is that all operators in the expansion are orthogonal according to the Hilbert-Schmidt inner product <inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m55">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">[</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2020;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">]</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. This implies that the expectation values of <inline-formula id="inf42">
<mml:math id="m56">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf43">
<mml:math id="m57">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are <italic>exactly</italic> determined within first order in <inline-formula id="inf44">
<mml:math id="m58">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. In particular, <inline-formula id="inf45">
<mml:math id="m59">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf46">
<mml:math id="m60">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are respectively proportional to the magnetization and current<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m61">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Once we determine the first order expansion coefficients <inline-formula id="inf47">
<mml:math id="m62">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf48">
<mml:math id="m63">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, we have access to the exact current and magnetization profile, as dictated by <xref ref-type="disp-formula" rid="e15">Equation 15</xref> [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B36">36</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>]. In order to obtain them, we insert <xref ref-type="disp-formula" rid="e11">Equation 11</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Equation 2</xref> and set the left-hand side to zero as demanded at stationarity (see Refs. &#x17d;nidari&#x10d; [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>]; &#x17d;nidari&#x10d; and Horvat [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>] and <xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Material</xref> for more details). This gives rise to a set of equations for the coefficients.<disp-formula id="e16">
<mml:math id="m64">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m65">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m66">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>for <inline-formula id="inf49">
<mml:math id="m67">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Note that <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">Equations 16</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e18">18</xref> just express the fact that the current is uniform in the steady state, with its value dictated by the boundary reservoirs as discussed before. For <inline-formula id="inf50">
<mml:math id="m68">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> we have.<disp-formula id="e19">
<mml:math id="m69">
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e20">
<mml:math id="m70">
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In total, <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">Equations 16</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e20">20</xref> are a closed set of <inline-formula id="inf51">
<mml:math id="m71">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> coupled equations and will be the starting point of our study. This set of equations is equivalent to a Lyapunov-type equation for the correlation matrix in the presence of dephasing [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>]. Instead of the exponential scaling with the system size, the quadratic scaling makes the problem computationally tractable. Moreover, as we show below, it also allow us to find analytical expressions for the current under some mild assumptions.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3 Dephasing-assisted transport</title>
<p>We now discuss separately the effect of the tilt and dephasing on the transport properties of the model, while their interplay is addressed in the next section. The bias <inline-formula id="inf52">
<mml:math id="m72">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of each reservoir at the boundaries induces transport along the chain. Intuitively, a similar effect is expected in the presence of an electric field which increases/decreases at each site at a rate <inline-formula id="inf53">
<mml:math id="m73">
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, or tilt between neighbour sites. If the tilt decreases from left to right, the local potentials are<disp-formula id="e21">
<mml:math id="m74">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Setting the bias to <inline-formula id="inf54">
<mml:math id="m75">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> drives excitations in the same direction (see <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>). Note that changing the sign of <inline-formula id="inf55">
<mml:math id="m76">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> inverts the sign of the current and magnetization, while changing the sign of <inline-formula id="inf56">
<mml:math id="m77">
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> affects neither [<xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>].</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>A schematic diagram of the system under study. The lattice is modeled as an <inline-formula id="inf57">
<mml:math id="m78">
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> spin chain, characterised by a hopping amplitude <inline-formula id="inf58">
<mml:math id="m79">
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and on-site field linearly decaying in steps of <inline-formula id="inf59">
<mml:math id="m80">
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> across the chain. The boundary sites are coupled to separate reservoirs that inject/eject spin excitations controlled by a bias <inline-formula id="inf60">
<mml:math id="m81">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, while in the bulk each spin is coupled to its own local reservoir which induces dephasing.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1474018-g001.tif"/>
</fig>
<p>Since the tilt <inline-formula id="inf61">
<mml:math id="m82">
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the energy difference between nearest neighbours in the chain, the total tilt <inline-formula id="inf62">
<mml:math id="m83">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the difference in energy across the whole chain. This quantity diverges in the thermodynamic limit, so that a physically meaningful analysis requires fixing the total tilt <inline-formula id="inf63">
<mml:math id="m84">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and allowing <inline-formula id="inf64">
<mml:math id="m85">
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to decrease with the system size <inline-formula id="inf65">
<mml:math id="m86">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. As discussed in <xref ref-type="sec" rid="s3-2">Sections. 3.2</xref> and <xref ref-type="sec" rid="s3-3">3.3</xref>, this procedure introduces a non-trivial dependence of the current with system size in the presence of dephasing: while for fixed <inline-formula id="inf66">
<mml:math id="m87">
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> the current is expected to decrease with the system size <inline-formula id="inf67">
<mml:math id="m88">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, this will no longer be the case for fixed <inline-formula id="inf68">
<mml:math id="m89">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>Such a linear potential is known to induce Wannier-Stark localization in the absence of dephasing, with <inline-formula id="inf69">
<mml:math id="m90">
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> being the frequency of Bloch oscillations [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>]. In the absence of dephasing <inline-formula id="inf70">
<mml:math id="m91">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and for non-vanishing tilt <inline-formula id="inf71">
<mml:math id="m92">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the steady state magnetization profile shows the formation of domain walls [<xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>] &#x2013; regions of constant magnetization <inline-formula id="inf72">
<mml:math id="m93">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mo>&#xb1;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> starting at the boundaries and extending inwards as shown in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2A</xref>. According to <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">Equation 8</xref> or <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Equation 10</xref>, this implies a vanishing current, which characterizes the localized system. Indeed we observe in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2B</xref> that, as <inline-formula id="inf73">
<mml:math id="m94">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> increases, the current displays an exponential decay with the system size <inline-formula id="inf74">
<mml:math id="m95">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with <inline-formula id="inf75">
<mml:math id="m96">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> being the localization length. Note that <inline-formula id="inf76">
<mml:math id="m97">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> here is different from the localization region of a single particle in a Wannier-Stark localized system given by <inline-formula id="inf77">
<mml:math id="m98">
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>].</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>
<bold>(A)</bold> Steady-state magnetization profile <inline-formula id="inf78">
<mml:math id="m99">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for system size <inline-formula id="inf79">
<mml:math id="m100">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>50</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and different values of total tilt <inline-formula id="inf80">
<mml:math id="m101">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The site positions are normalized <inline-formula id="inf81">
<mml:math id="m102">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <bold>(B)</bold> Steady-state current <inline-formula id="inf82">
<mml:math id="m103">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as a function of system size for different values of total tilt <inline-formula id="inf83">
<mml:math id="m104">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The dashed lines represent exponential fits <inline-formula id="inf84">
<mml:math id="m105">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x221d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to the data with <inline-formula id="inf85">
<mml:math id="m106">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>4.06</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1.75</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1.20</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.82</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.67</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> respectively for <inline-formula id="inf86">
<mml:math id="m107">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>5,7.5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>10,15,20</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Parameters: <inline-formula id="inf87">
<mml:math id="m108">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf88">
<mml:math id="m109">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.01</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf89">
<mml:math id="m110">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1474018-g002.tif"/>
</fig>
<p>The results in the absence of tilt <inline-formula id="inf90">
<mml:math id="m111">
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are shown in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figures 3</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F5">5A</xref>, respectively for the magnetization and the current. We distinguish two regimes: <inline-formula id="inf91">
<mml:math id="m112">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf92">
<mml:math id="m113">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The first case corresponds to ballistic transport, characterized by a small (but non-zero) magnetization at the boundaries and zero bulk magnetization (inset of <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref>), together with a size-independent current (see later <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5A</xref>). The second case corresponds to diffusive transport, characterized by an emerging linear magnetization profile as the dephasing rate increases, accompanied by a decreasing current in accordance with <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">Equation 8</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">10</xref>. For very large dephasing or system sizes the current scales as <inline-formula id="inf93">
<mml:math id="m114">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> signaling diffusive transport. The exact expression for the current in the absence of tilt is given by <xref ref-type="disp-formula" rid="e30">Equation 30</xref> (with <inline-formula id="inf94">
<mml:math id="m115">
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) as we discuss in <xref ref-type="sec" rid="s3-2">Sec. 3.2</xref>.</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>Steady-state magnetization profile <inline-formula id="inf95">
<mml:math id="m116">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for system size <inline-formula id="inf96">
<mml:math id="m117">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>50</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and different values of dephasing <inline-formula id="inf97">
<mml:math id="m118">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The site positions are normalized <inline-formula id="inf98">
<mml:math id="m119">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The inset shows a zoom-in of the results for <inline-formula id="inf99">
<mml:math id="m120">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf100">
<mml:math id="m121">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.001</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Parameters: <inline-formula id="inf101">
<mml:math id="m122">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf102">
<mml:math id="m123">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1474018-g003.tif"/>
</fig>
<sec id="s3-1">
<title>3.1 Exact current for small system sizes</title>
<p>Having shown the degrading effect of the tilt and dephasing separately on the spin transport across the system, we now study their interplay which gives rise to dephasing-enhanced transport. In this section, we focus on transport for small system sizes <inline-formula id="inf114">
<mml:math id="m135">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2,3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. An exact and compact solution for the current can be found from <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">Equations 16</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e20">20</xref> in these cases. For <inline-formula id="inf115">
<mml:math id="m136">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> we obtain<disp-formula id="e22">
<mml:math id="m137">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Dephasing-assisted transport can be characterised through the maximum of <xref ref-type="disp-formula" rid="e22">Equation 22</xref> with respect to the dephasing rate <inline-formula id="inf116">
<mml:math id="m138">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, yielding an optimal dephasing rate<disp-formula id="e23">
<mml:math id="m139">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The behaviour of <xref ref-type="disp-formula" rid="e22">Equation 22</xref> is shown in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>. Note that since the dephasing is always positive, the maximum only occurs if <inline-formula id="inf117">
<mml:math id="m140">
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>Steady-state current <inline-formula id="inf118">
<mml:math id="m141">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for <inline-formula id="inf119">
<mml:math id="m142">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as a function of dephasing <inline-formula id="inf120">
<mml:math id="m143">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for different values of tilt <inline-formula id="inf121">
<mml:math id="m144">
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, computed from <xref ref-type="disp-formula" rid="e22">Equation 22</xref>. The large filled markers represent the maxima computed from <xref ref-type="disp-formula" rid="e23">Equation 23</xref>. Parameters: <inline-formula id="inf122">
<mml:math id="m145">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf123">
<mml:math id="m146">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.01</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1474018-g004.tif"/>
</fig>
<p>For <inline-formula id="inf124">
<mml:math id="m147">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> we have a similar expression, namely,<disp-formula id="e24">
<mml:math id="m148">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(24)</label>
</disp-formula>where the maximum is given by <xref ref-type="disp-formula" rid="e25">Equation 25</xref>
<disp-formula id="e25">
<mml:math id="m149">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(25)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The complexity of these expressions increases rapidly for <inline-formula id="inf125">
<mml:math id="m150">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, so the exact evaluation of the current and its maximum is too involved to be displayed here for larger systems. In the following section, we resort to an approximate solution for the current.</p>
</sec>
<sec id="s3-2">
<title>3.2 Tridiagonal approximation</title>
<p>In order to find an exact solution for systems of arbitrary size, we perform the <italic>tridiagonal approximation</italic> which consists of retaining strings of Pauli matrices up to <inline-formula id="inf126">
<mml:math id="m151">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, that is, ignoring higher order coefficients in <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">Equations 16</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e20">20</xref> so that <inline-formula id="inf127">
<mml:math id="m152">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for <inline-formula id="inf128">
<mml:math id="m153">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. In the correlation matrix approach, this is equivalent to retaining only the diagonal and first off-diagonal elements [<xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>]. Physically, this implies that spin and current correlations can be ignored within first order in <inline-formula id="inf129">
<mml:math id="m154">
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which allows the derivation of an exact expression for the current as a function of all parameters as we now show. We only have to consider <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">Equations 19</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e20">20</xref> for <inline-formula id="inf130">
<mml:math id="m155">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Summing <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">Equation 19</xref> from <inline-formula id="inf131">
<mml:math id="m156">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to <inline-formula id="inf132">
<mml:math id="m157">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> we obtain<disp-formula id="e26">
<mml:math id="m158">
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(26)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf133">
<mml:math id="m159">
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the coefficient associated with the current, which is independent of <inline-formula id="inf134">
<mml:math id="m160">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as a consequence of <xref ref-type="disp-formula" rid="e18">Equation 18</xref>. First, we can write <inline-formula id="inf135">
<mml:math id="m161">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as a function of <inline-formula id="inf136">
<mml:math id="m162">
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> by using <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">Equations 16</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e17">17</xref>, which yields<disp-formula id="e27">
<mml:math id="m163">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(27)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Second, we can also express <inline-formula id="inf137">
<mml:math id="m164">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as a function of <inline-formula id="inf138">
<mml:math id="m165">
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> by using <xref ref-type="disp-formula" rid="e20">Equation 20</xref>, which leads to <xref ref-type="disp-formula" rid="e28">Equation 28</xref>
<disp-formula id="e28">
<mml:math id="m166">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(28)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>We can now substitute the previous two equations into <xref ref-type="disp-formula" rid="e26">Equation 26</xref> and obtain an expression for <inline-formula id="inf139">
<mml:math id="m167">
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, namely,<disp-formula id="e29">
<mml:math id="m168">
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(29)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The current is now obtained from <xref ref-type="disp-formula" rid="e15">Equations 15</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="e29">29</xref>. For the local tilted potential in <xref ref-type="disp-formula" rid="e21">Equation 21</xref> it becomes<disp-formula id="e30">
<mml:math id="m169">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>16</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="{" close="">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="cases">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="1em"/>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(30)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>We note that this expression is exact for <inline-formula id="inf140">
<mml:math id="m170">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf141">
<mml:math id="m171">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, in which case we recover <xref ref-type="disp-formula" rid="e22">Equations 22</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e24">24</xref>, respectively. It is also exact in the absence of tilt <inline-formula id="inf142">
<mml:math id="m172">
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B32">32</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>], which is verified in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5A</xref>. In <xref ref-type="fig" rid="F5">Figures 5B&#x2013;D</xref> we plot the exact solution and the tridiagonal approximation for non-zero values of total tilt <inline-formula id="inf143">
<mml:math id="m173">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. We observe that the approximation works remarkably well, deviating from the exact solution only for very small dephasing rates and system sizes; when <inline-formula id="inf144">
<mml:math id="m174">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the approximation fails dramatically and only the exact solution is shown. The latter case corresponds to a Wannier-Stark localized system which we already discussed. Moreover, we see that for fixed <inline-formula id="inf145">
<mml:math id="m175">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> the current can now increase with the system size up to a critical size <inline-formula id="inf146">
<mml:math id="m176">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> where it is maximal, and only then decreases. In the same way, we see that for fixed <inline-formula id="inf147">
<mml:math id="m177">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> there is a critical dephasing rate <inline-formula id="inf148">
<mml:math id="m178">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at which the current is maximal.</p>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>Steady-state current <inline-formula id="inf103">
<mml:math id="m124">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as a function of system size <inline-formula id="inf104">
<mml:math id="m125">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for different values of dephasing rate <inline-formula id="inf105">
<mml:math id="m126">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and total tilt <inline-formula id="inf106">
<mml:math id="m127">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <bold>(A)</bold> <inline-formula id="inf107">
<mml:math id="m128">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <bold>(B)</bold> <inline-formula id="inf108">
<mml:math id="m129">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <bold>(C)</bold> <inline-formula id="inf109">
<mml:math id="m130">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <bold>(D)</bold> <inline-formula id="inf110">
<mml:math id="m131">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>20</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The unfilled markers represent the exact values computed from <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">Equations 16</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e20">20</xref>; the lines represent the tridiagonal approximation in <xref ref-type="disp-formula" rid="e30">Equation 30</xref>. The large, filled markers represent the maximum of the current as a function of the system size occurring at <inline-formula id="inf111">
<mml:math id="m132">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Parameters: <inline-formula id="inf112">
<mml:math id="m133">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>J</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf113">
<mml:math id="m134">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.01</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1474018-g005.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s3-3">
<title>3.3 Interplay between dephasing and tilt</title>
<p>Since the validity of <xref ref-type="disp-formula" rid="e30">Equation 30</xref> is established, we now use it to determine both <inline-formula id="inf149">
<mml:math id="m179">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf150">
<mml:math id="m180">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The maxima of <xref ref-type="disp-formula" rid="e30">Equation 30</xref> as a function of <inline-formula id="inf151">
<mml:math id="m181">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (for fixed <inline-formula id="inf152">
<mml:math id="m182">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf153">
<mml:math id="m183">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) and <inline-formula id="inf154">
<mml:math id="m184">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (for fixed <inline-formula id="inf155">
<mml:math id="m185">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf156">
<mml:math id="m186">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) can be determined exactly. However, as before, the expressions are too lengthy to be displayed. More physically intuitive expressions are obtained by assuming that <inline-formula id="inf157">
<mml:math id="m187">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x226b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf158">
<mml:math id="m188">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x226b;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the denominator of <xref ref-type="disp-formula" rid="e30">Equation 30</xref> which leads to the approximate maxima.<disp-formula id="e31">
<mml:math id="m189">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(31)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e32">
<mml:math id="m190">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(32)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>These maxima characterize dephasing-assisted transport as we show in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6A</xref>. Below the critical length <inline-formula id="inf166">
<mml:math id="m198">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x226b;</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x226b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, dephasing is not yet effective and an increase in <inline-formula id="inf167">
<mml:math id="m199">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> decreases the local tilt <inline-formula id="inf168">
<mml:math id="m200">
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and thus localization, which increases the current according to <xref ref-type="disp-formula" rid="e30">Equation 30</xref>. Above this length scale <inline-formula id="inf169">
<mml:math id="m201">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x226b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x226b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> dephasing becomes effective and diffusive transport clearly emerges <inline-formula id="inf170">
<mml:math id="m202">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Analogously, below the critical dephasing rate <inline-formula id="inf171">
<mml:math id="m203">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x226b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> dephasing jump events happen at a much lower frequency than Bloch oscillations, so the current flowing remains hampered by localization. Increasing the rate of dephasing destroys localization and increases the current. When the dephasing rate passes this threshold <inline-formula id="inf172">
<mml:math id="m204">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x226b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> diffusive behaviour emerges. We illustrate this in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6B</xref> where we plot the (finite size) diffusion coefficient defined by <inline-formula id="inf173">
<mml:math id="m205">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as a function of dephasing rate for the largest system size we reached <inline-formula id="inf174">
<mml:math id="m206">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1000</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<fig id="F6" position="float">
<label>FIGURE 6</label>
<caption>
<p>
<bold>(A)</bold> Exact steady-state current <inline-formula id="inf159">
<mml:math id="m191">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as a function of system size <inline-formula id="inf160">
<mml:math id="m192">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf161">
<mml:math id="m193">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for total tilt <inline-formula id="inf162">
<mml:math id="m194">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>20</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The line represents the maximum current, obtained for dephasing values dictated by <xref ref-type="disp-formula" rid="e32">Equation 32</xref>. The colour scheme is a visual aid representing the value of the current increasing from blue to red. <bold>(B)</bold> Diffusion coefficient as a function of dephasing rate <inline-formula id="inf163">
<mml:math id="m195">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for different values of total tilt <inline-formula id="inf164">
<mml:math id="m196">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The large, filled markers represent the maximum occurring at <inline-formula id="inf165">
<mml:math id="m197">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2243;</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x210f;</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The remaining parameters are the same as in previous figures.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1474018-g006.tif"/>
</fig>
<p>The imprint of dephasing-enhanced transport is also evident in the magnetization profile, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7</xref>. Here, varying the dephasing strength towards its critical value <xref ref-type="disp-formula" rid="e32">Equation 32</xref> decreases the magnetization gradient, rendering the magnetization profile almost uniform. This is in contrast with the results obtained in the absence of tilt, where an increasing dephasing rate tends to increase the magnetization gradient and decrease uniformity as shown in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3A</xref>. Uniformity as a feature of environment-assisted transport has been pointed out for quantum systems subject to on-site disorder [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>]; our results confirm that the same phenomenon appears in the presence of a linear potential inducing Wannier-Stark localization.</p>
<fig id="F7" position="float">
<label>FIGURE 7</label>
<caption>
<p>Steady-state magnetization profile <inline-formula id="inf175">
<mml:math id="m207">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">{</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as a function of dephasing <inline-formula id="inf176">
<mml:math id="m208">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for system size <inline-formula id="inf177">
<mml:math id="m209">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>50</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and total tilt <inline-formula id="inf178">
<mml:math id="m210">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>20</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The site positions are normalized <inline-formula id="inf179">
<mml:math id="m211">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The colour scheme is a visual aid representing the value of the magnetization increasing from blue to red. The remaining parameters are the same as in previous figures.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1474018-g007.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4 Conclusion and outlook</title>
<p>In this paper, we have exploited an exact ansatz to obtain the steady state of a non-interacting spin chain subject to bulk dephasing, a linear potential and boundary-driving. This description has allowed us to unravel the delicate interplay between Wannier-Stark localization and dephasing-induced diffusive transport. We applied the tridiagonal approximation, where only on-site and nearest-neighbour correlation matrix elements are retained, to derive an approximate expression for the steady-state current as a function of both dephasing and tilt. This expression is found to closely match the exact solution for a wide range of parameters, and reveals that the maximum current occurs for a dephasing rate equal to the period of Bloch oscillations in the Wannier-Stark localized system. Fixing the total tilt across the system then revealed a maximum in the current as a function of system size. This evidences a critical system size beyond which Bloch oscillations are suppressed by dephasing.</p>
<p>Our work motivates future analytical and numerical analysis on the interplay between dephasing and a tilted potential in more complex and richer systems, e.g., those including interactions between neighboring sites [<xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B42">42</xref>], time-periodic driving [<xref ref-type="bibr" rid="B43">43</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B44">44</xref>], or more realistic (non-Markovian) boundary-driving schemes [<xref ref-type="bibr" rid="B45">45</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B50">50</xref>]. Another promising research avenue is to study the sensing capacity of our quantum many-body system. Indeed, it has been recently shown that the non-equilibrium dynamics of Bloch oscillations can enhance the sensing capacity of an isolated quantum many-body system [<xref ref-type="bibr" rid="B51">51</xref>]; it would be interesting to examine whether such an advantage is found for a quantum many-body system subject to dephasing, particularly in the dephasing-assisted transport regime. Finally, our results can be readily verified in current photonic [<xref ref-type="bibr" rid="B52">52</xref>], ion-trap [<xref ref-type="bibr" rid="B53">53</xref>] and cold-atom [<xref ref-type="bibr" rid="B54">54</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B56">56</xref>] experimental platforms.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec sec-type="data-availability" id="s5">
<title>Data availability statement</title>
<p>The original contributions presented in the study are included in the article/<xref ref-type="sec" rid="s10">Supplementary Material</xref>, further inquiries can be directed to the corresponding author.</p>
</sec>
<sec id="s6">
<title>Author contributions</title>
<p>SJ: Writing&#x2013;original draft, Writing&#x2013;review and editing. LB: Writing&#x2013;original draft, Writing&#x2013;review and editing. AL: Writing&#x2013;original draft, Writing&#x2013;review and editing. KZ: Writing&#x2013;original draft, Writing&#x2013;review and editing. SC: Writing&#x2013;original draft, Writing&#x2013;review and editing. JG: Writing&#x2013;original draft, Writing&#x2013;review and editing. JM-A: Writing&#x2013;original draft, Writing&#x2013;review and editing.</p>
</sec>
<sec sec-type="funding-information" id="s7">
<title>Funding</title>
<p>The author(s) declare that financial support was received for the research, authorship, and/or publication of this article. The authors declare financial support was received for the research, authorship, and/or publication of this article. S.L.J. acknowledges the financial support from a Marie Sk&#x142;odowska-Curie Fellowship (Grant No. 101103884). S.R.C. gratefully acknowledge financial support from UK&#x2019;s Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) under grant EP/T028424/1 which is part of an EPSRC-SFI joint project QuamNESS funded also by the SFI under the Frontier For the Future Program. JG is supported by a SFI Royal Society University Research Fellowship.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="s8">
<title>Conflict of interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s9">
<title>Publisher&#x2019;s note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<sec id="s10">
<title>Supplementary material</title>
<p>The Supplementary Material for this article can be found online at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphy.2024.1474018/full#supplementary-material">https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphy.2024.1474018/full&#x23;supplementary-material</ext-link>
</p>
<supplementary-material xlink:href="DataSheet1.pdf" id="SM1" mimetype="application/pdf" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"/>
</sec>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Joos</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zeh</surname>
<given-names>HD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kiefer</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Giulini</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kupsch</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Stamatescu</surname>
<given-names>I-O</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Decoherence and the appearance of a classical world in quantum theory</source>. <publisher-name>Springer Berlin Heidelberg</publisher-name> (<year>2003</year>). <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-3-662-05328-7</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Breuer</surname>
<given-names>H-P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Petruccione</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
</person-group>. <source>The theory of open quantum systems</source>. <publisher-name>Oxford University Press</publisher-name> (<year>2007</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Rivas</surname>
<given-names>&#xc1;</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huelga</surname>
<given-names>SF</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Open quantum systems</source>. <publisher-name>Springer Berlin Heidelberg</publisher-name> (<year>2012</year>). <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/978-3-642-23354-8</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Plenio</surname>
<given-names>MB</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huelga</surname>
<given-names>SF</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Dephasing-assisted transport: quantum networks and biomolecules</article-title>. <source>New J Phys</source> (<year>2008</year>) <volume>10</volume>:<fpage>113019</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1367-2630/10/11/113019</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mohseni</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rebentrost</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lloyd</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Aspuru-Guzik</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Environment-assisted quantum walks in photosynthetic energy transfer</article-title>. <source>J Chem Phys</source> (<year>2008</year>) <volume>129</volume>:<fpage>174106</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.3002335</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Rebentrost</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mohseni</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kassal</surname>
<given-names>I</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lloyd</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Aspuru-Guzik</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Environment-assisted quantum transport</article-title>. <source>New J Phys</source> (<year>2009</year>) <volume>11</volume>:<fpage>033003</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1367-2630/11/3/033003</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chin</surname>
<given-names>AW</given-names>
</name>
<name>
<surname>Datta</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Caruso</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huelga</surname>
<given-names>SF</given-names>
</name>
<name>
<surname>Plenio</surname>
<given-names>MB</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Noise-assisted energy transfer in quantum networks and light-harvesting complexes</article-title>. <source>New J Phys</source> (<year>2010</year>) <volume>12</volume>:<fpage>065002</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1367-2630/12/6/065002</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sinayskiy</surname>
<given-names>I</given-names>
</name>
<name>
<surname>Marais</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Petruccione</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ekert</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Decoherence-assisted transport in a dimer system</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2012</year>) <volume>108</volume>:<fpage>020602</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.108.020602</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zerah-Harush</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dubi</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Effects of disorder and interactions in environment assisted quantum transport</article-title>. <source>Phys Rev Res</source> (<year>2020</year>) <volume>2</volume>:<fpage>023294</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevresearch.2.023294</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zerah-Harush</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dubi</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Do photosynthetic complexes use quantum coherence to increase their efficiency? probably not</article-title>. <source>Sci Adv</source> (<year>2021</year>) <volume>7</volume>:<fpage>eabc4631</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1126/sciadv.abc4631</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Alterman</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Berman</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Strauch</surname>
<given-names>FW</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Optimal conditions for environment-assisted quantum transport on the fully connected network</article-title>. <source>Phys Rev E</source> (<year>2024</year>) <volume>109</volume>:<fpage>014310</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physreve.109.014310</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ferreira</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jin</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mannhart</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Giamarchi</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Filippone</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Transport and nonreciprocity in monitored quantum devices: an exact study</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2024</year>) <volume>132</volume>:<fpage>136301</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.132.136301</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Viciani</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lima</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bellini</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Caruso</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Observation of noise-assisted transport in an all-optical cavity-based network</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2015</year>) <volume>115</volume>:<fpage>083601</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.115.083601</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tang</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shang</surname>
<given-names>X-W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shi</surname>
<given-names>Z-Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>He</surname>
<given-names>T-S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Feng</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>T-Y</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Simulating photosynthetic energy transport on a photonic network</article-title>. <source>Npj Quan Inf</source> (<year>2024</year>) <volume>10</volume>:<fpage>29</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41534-024-00824-x</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gorman</surname>
<given-names>DJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hemmerling</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Megidish</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Moeller</surname>
<given-names>SA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schindler</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sarovar</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Engineering vibrationally assisted energy transfer in a trapped-ion quantum simulator</article-title>. <source>Phys Rev X</source> (<year>2018</year>) <volume>8</volume>:<fpage>011038</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevx.8.011038</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Maier</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Brydges</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jurcevic</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Trautmann</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hempel</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lanyon</surname>
<given-names>BP</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Environment-assisted quantum transport in a 10-qubit network</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2019</year>) <volume>122</volume>:<fpage>050501</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevlett.122.050501</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Poto&#x10d;nik</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bargerbos</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schr&#xf6;der</surname>
<given-names>FAYN</given-names>
</name>
<name>
<surname>Khan</surname>
<given-names>SA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Collodo</surname>
<given-names>MC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gasparinetti</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Studying light-harvesting models with superconducting circuits</article-title>. <source>Nat Comm</source> (<year>2018</year>) <volume>9</volume>:<fpage>904</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41467-018-03312-x</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Anderson</surname>
<given-names>PW</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Absence of diffusion in certain random lattices</article-title>. <source>Phys Rev</source> (<year>1958</year>) <volume>109</volume>:<fpage>1492</fpage>&#x2013;<lpage>505</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrev.109.1492</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bloch</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>&#xdc;ber die quantenmechanik der elektronen in kristallgittern</article-title>. <source>Z Physik</source> (<year>1929</year>) <volume>52</volume>:<fpage>555</fpage>&#x2013;<lpage>600</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/bf01339455</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zener</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A theory of the electrical breakdown of solid dielectrics</article-title>. <source>Proc R Soc Lond A</source> (<year>1934</year>) <volume>145</volume>:<fpage>523</fpage>&#x2013;<lpage>9</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1098/rspa.1934.0116</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wannier</surname>
<given-names>GH</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Dynamics of band electrons in electric and magnetic fields</article-title>. <source>Rev Mod Phys</source> (<year>1962</year>) <volume>34</volume>:<fpage>645</fpage>&#x2013;<lpage>55</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/revmodphys.34.645</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hartmann</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Keck</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Korsch</surname>
<given-names>HJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mossmann</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Dynamics of bloch oscillations</article-title>. <source>New J Phys</source> (<year>2004</year>) <volume>6</volume>:<fpage>2</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1367-2630/6/1/002</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>van Nieuwenburg</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Baum</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Refael</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>From bloch oscillations to many-body localization in clean interacting systems</article-title>. <source>PNAS</source> (<year>2019</year>) <volume>116</volume>:<fpage>9269</fpage>&#x2013;<lpage>74</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1073/pnas.1819316116</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Guo</surname>
<given-names>X-Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ge</surname>
<given-names>ZY</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>Y-R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Song</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Observation of bloch oscillations and wannier-Stark localization on a superconducting quantum processor</article-title>. <source>Npj Quan Inf</source> (<year>2021</year>) <volume>7</volume>:<fpage>51</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41534-021-00385-3</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Burkhardt</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kraft</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mannella</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wimberger</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Noise-assisted transport in the wannier-Stark system</article-title>. <source>New J Phys</source> (<year>2013</year>) <volume>15</volume>:<fpage>045008</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1367-2630/15/4/045008</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bhakuni</surname>
<given-names>DS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dattagupta</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sharma</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Effect of noise on bloch oscillations and wannier-Stark localization</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2019</year>) <volume>99</volume>:<fpage>155149</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.99.155149</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B27">
<label>27.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Langlett</surname>
<given-names>CM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Noise-induced universal diffusive transport in fermionic chains</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2023</year>) <volume>108</volume>:<fpage>l180303</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevb.108.l180303</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B28">
<label>28.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Teretenkov</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lychkovskiy</surname>
<given-names>O</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Exact dynamics of quantum dissipative XX models: wannier-Stark localization in the fragmented operator space</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2024</year>) <volume>109</volume>:<fpage>L140302</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.109.L140302</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B29">
<label>29.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bertini</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Heidrich-Meisner</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Karrasch</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Prosen</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Steinigeweg</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>&#x17d;nidari&#x10d;</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Finite-temperature transport in one-dimensional quantum lattice models</article-title>. <source>Rev Mod Phys</source> (<year>2021</year>) <volume>93</volume>:<fpage>025003</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/revmodphys.93.025003</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B30">
<label>30.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Landi</surname>
<given-names>GT</given-names>
</name>
<name>
<surname>Poletti</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schaller</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Nonequilibrium boundary-driven quantum systems: models, methods, and properties</article-title>. <source>Rev Mod Phys</source> (<year>2022</year>) <volume>94</volume>:<fpage>045006</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/revmodphys.94.045006</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B31">
<label>31.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>&#x17d;nidari&#x10d;</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Dephasing-induced diffusive transport in the anisotropic heisenberg model</article-title>. <source>New J Phys</source> (<year>2010</year>) <volume>12</volume>:<fpage>043001</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1367-2630/12/4/043001</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B32">
<label>32.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>&#x17d;nidari&#x10d;</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Horvat</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Transport in a disordered tight-binding chain with dephasing</article-title>. <source>Eur Phys J B</source> (<year>2013</year>) <volume>86</volume>:<fpage>67</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1140/epjb/e2012-30730-9</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B33">
<label>33.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>&#x17d;nidari&#x10d;</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mendoza-Arenas</surname>
<given-names>JJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Clark</surname>
<given-names>SR</given-names>
</name>
<name>
<surname>Goold</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Dephasing enhanced spin transport in the ergodic phase of a many-body localizable system</article-title>. <source>Annalen der Physik</source> (<year>2016</year>) <volume>529</volume>:<fpage>1600298</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/andp.201600298</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B34">
<label>34.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lacerda</surname>
<given-names>AM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Goold</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Landi</surname>
<given-names>GT</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Dephasing enhanced transport in boundary-driven quasiperiodic chains</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2021</year>) <volume>104</volume>:<fpage>174203</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevb.104.174203</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B35">
<label>35.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sarkar</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Agarwalla</surname>
<given-names>BK</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bhakuni</surname>
<given-names>DS</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Impact of dephasing on nonequilibrium steady-state transport in fermionic chains with long-range hopping</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2024</year>) <volume>109</volume>:<fpage>165408</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevb.109.165408</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B36">
<label>36.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>&#x17d;nidari&#x10d;</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Solvable quantum nonequilibrium model exhibiting a phase transition and a matrix product representation</article-title>. <source>Phys Rev E</source> (<year>2011</year>) <volume>83</volume>:<fpage>011108</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physreve.83.011108</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B37">
<label>37.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Turkeshi</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schir&#xf3;</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Diffusion and thermalization in a boundary-driven dephasing model</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2021</year>) <volume>104</volume>:<fpage>144301</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/physrevb.104.144301</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B38">
<label>38.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>&#x17d;nidari&#x10d;</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Exact solution for a diffusive nonequilibrium steady state of an open quantum chain</article-title>. <source>J Stat Mech</source> (<year>2010</year>) <volume>2010</volume>:<fpage>L05002</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1742-5468/2010/05/l05002</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B39">
<label>39.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mendoza-Arenas</surname>
<given-names>JJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Clark</surname>
<given-names>SR</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Giant rectification in strongly interacting driven tilted systems</article-title>. <source>PRX Quan</source> (<year>2024</year>) <volume>5</volume>:<fpage>010341</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PRXQuantum.5.010341</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B40">
<label>40.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mendoza-Arenas</surname>
<given-names>JJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Grujic</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jaksch</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Clark</surname>
<given-names>SR</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Dephasing enhanced transport in nonequilibrium strongly correlated quantum systems</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2013</year>) <volume>87</volume>:<fpage>235130</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.87.235130</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B41">
<label>41.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mendoza-Arenas</surname>
<given-names>JJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Al-Assam</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Clark</surname>
<given-names>SR</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jaksch</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Heat transport in the<italic>XXZ</italic>spin chain: from ballistic to diffusive regimes and dephasing enhancement</article-title>. <source>J Stat Mech</source> (<year>2013</year>) <volume>2013</volume>:<fpage>P07007</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1742-5468/2013/07/P07007</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B42">
<label>42.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mendoza-Arenas</surname>
<given-names>JJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mitchison</surname>
<given-names>MT</given-names>
</name>
<name>
<surname>Clark</surname>
<given-names>SR</given-names>
</name>
<name>
<surname>Prior</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jaksch</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Plenio</surname>
<given-names>MB</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Transport enhancement from incoherent coupling between one-dimensional quantum conductors</article-title>. <source>New J Phys</source> (<year>2014</year>) <volume>16</volume>:<fpage>053016</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1367-2630/16/5/053016</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B43">
<label>43.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>De</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>W&#xf3;jtowicz</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zakrzewski</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zwolak</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rams</surname>
<given-names>MM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Transport in a periodically driven tilted lattice via the extended reservoir approach: stability criterion for recovering the continuum limit</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2023</year>) <volume>107</volume>:<fpage>235148</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.107.235148</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B44">
<label>44.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>De</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>W&#xf3;jtowicz</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rams</surname>
<given-names>MM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zwolak</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zakrzewski</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <source>The confluence of fractured resonances at points of dynamical, many-body flare</source>. <comment>arXiv:2308.12346</comment> (<year>2024</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B45">
<label>45.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Prior</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chin</surname>
<given-names>AW</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huelga</surname>
<given-names>SF</given-names>
</name>
<name>
<surname>Plenio</surname>
<given-names>MB</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Efficient simulation of strong system-environment interactions</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2010</year>) <volume>105</volume>:<fpage>050404</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.105.050404</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B46">
<label>46.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tamascelli</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Smirne</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huelga</surname>
<given-names>SF</given-names>
</name>
<name>
<surname>Plenio</surname>
<given-names>MB</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Nonperturbative treatment of non-markovian dynamics of open quantum systems</article-title>. <source>Phys Rev Lett</source> (<year>2018</year>) <volume>120</volume>:<fpage>030402</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevLett.120.030402</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B47">
<label>47.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Strathearn</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kirton</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kilda</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Keeling</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lovett</surname>
<given-names>BW</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Efficient non-markovian quantum dynamics using time-evolving matrix product operators</article-title>. <source>Nat Comm</source> (<year>2018</year>) <volume>9</volume>:<fpage>3322</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41467-018-05617-3</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B48">
<label>48.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Brenes</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mendoza-Arenas</surname>
<given-names>JJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Purkayastha</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mitchison</surname>
<given-names>MT</given-names>
</name>
<name>
<surname>Clark</surname>
<given-names>SR</given-names>
</name>
<name>
<surname>Goold</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Tensor-network method to simulate strongly interacting quantum thermal machines</article-title>. <source>Phys Rev X</source> (<year>2020</year>) <volume>10</volume>:<fpage>031040</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevX.10.031040</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B49">
<label>49.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Purkayastha</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Guarnieri</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Campbell</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Prior</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Goold</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Periodically refreshed baths to simulate open quantum many-body dynamics</article-title>. <source>Phys Rev B</source> (<year>2021</year>) <volume>104</volume>:<fpage>045417</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PhysRevB.104.045417</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B50">
<label>50.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Anto-Sztrikacs</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nazir</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Segal</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Effective-Hamiltonian theory of open quantum systems at strong coupling</article-title>. <source>PRX Quan</source> (<year>2023</year>) <volume>4</volume>:<fpage>020307</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/PRXQuantum.4.020307</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B51">
<label>51.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Manshouri</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zarei</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Abdi</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bose</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bayat</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Quantum enhanced sensitivity through many-body bloch oscillations</source>. <comment>arXiv:2406.<italic>13921</italic>
</comment> (<year>2024</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B52">
<label>52.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ma</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Saxberg</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Owens</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Leung</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Simon</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>A dissipatively stabilized Mott insulator of photons</article-title>. <source>Nature</source> (<year>2019</year>) <volume>566</volume>:<fpage>51</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41586-019-0897-9</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B53">
<label>53.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Morong</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Becker</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Collins</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
<name>
<surname>Feng</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kyprianidis</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Observation of Stark many-body localization without disorder</article-title>. <source>Nature</source> (<year>2021</year>) <volume>599</volume>:<fpage>393</fpage>&#x2013;<lpage>8</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41586-021-03988-0</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B54">
<label>54.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Krinner</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Esslinger</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Brantut</surname>
<given-names>J-P</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Two-terminal transport measurements with cold atoms</article-title>. <source>J Phys Condens Matter</source> (<year>2017</year>) <volume>29</volume>:<fpage>343003</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1361-648x/aa74a1</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B55">
<label>55.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Scherg</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kohlert</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sala</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pollmann</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hebbe Madhusudhana</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bloch</surname>
<given-names>I</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Observing non-ergodicity due to kinetic constraints in tilted Fermi-Hubbard chains</article-title>. <source>Nat Comm</source> (<year>2021</year>) <volume>12</volume>:<fpage>4490</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41467-021-24726-0</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B56">
<label>56.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Amico</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Anderson</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Boshier</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Brantut</surname>
<given-names>J-P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kwek</surname>
<given-names>L-C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Minguzzi</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Colloquium: atomtronic circuits: from many-body physics to quantum technologies</article-title>. <source>Rev Mod Phys</source> (<year>2022</year>) <volume>94</volume>:<fpage>041001</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1103/RevModPhys.94.041001</pub-id>
</citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>