用于高效量子电池的空腔磁机械框架

该研究团队从理论上探究了一种量子电池架构,其中两个相同的二能级原子通过腔磁力系统进行充电。该系统包含微波腔、钇铁石榴石(YIG)球体承载的磁振子模式,以及由YIG球形变产生的声子模式。充电过程依赖于相干能量交换机制——原子与微波腔耦合,后者又通过光束分离器机制与磁振子模式相互作用。 通过推导旋转波近似下的系统哈密顿量,并采用Lindblad主方程严格模拟耗散效应,研究人员完整分析了该电池的动力学演化过程。研究表明,强共振的光-物质相互作用对提升关键性能指标至关重要:充电效率、存储能量及可提取功(ergotropy)。该工作系统性地考察了失谐和退相干的有害影响,并揭示出系统耦合强度之间存在非平庸的相互制约关系。这种关系指向了最佳工作区间——在该区间内建设性干涉可最大化性能,而特定通道的过度耦合反而会导致性能下降。 最终,该研究为混合磁振子平台中高效量子电池的工程设计提供了量化框架,为未来实验实现给出了设计路线图。

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作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2025-11-23 13:23

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