量子科技中心_量科网

该研究团队探讨了量子电池可提取能量波动的可控性与以下两个因素之间的关系：(a) 任意但固定的电池系统的开放性程度，以及(b) 电池的规模。研究人员考察了三种量子过程用于能量提取：幺正操作、完全正定保迹（CPTP）映射，以及包括物理上可实现的非CPTP映射在内的任意量子映射。研究表明，这三种过程类别从固定的量子电池中提取的平均能量是相同的。此外，开放系统在控制固定量子电池的波动方面表现更佳：虽然随机幺正操作会导致可提取能量的非零波动，但其余两类过程则导致可提取能量的波动消失。进一步地，当用于实现非幺正物理可操作映射的辅助系统被限制在维度n时，CPTP映射的可提取能量波动按1/n的比例缩放，优于一般量子映射中观察到的ln(n)/n的比例缩放。因此，即使在开放动力学中，通过随机CPTP映射进行的能量提取也比基于任意量子映射的过程表现出更强的波动抗性。随后，研究人员发现，对于所有三种过程类别，可提取能量的波动与电池维度的倒数成比例。因此，在尽可能低波动的意义上，幺正映射与资源密集型的开放映射表现相当，前提是研究人员能够使用大型量子电池。这些结果强调了电池性能与实现提取过程的资源成本之间的基本权衡。