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“ergotropy”——衡量量子电池性能的关键指标——具有至关重要的作用。然而，控制ergotropy演化的动力学机制与物理本质仍是悬而未决的挑战。该研究团队通过构建通用量子电池模型发现：充电过程伴随着能级粒子数布局的变化与反转。当未出现粒子数反转时，ergotropy完全等同于相干ergotropy；在局部或全局粒子数反转情况下，其值由相干与非相干ergotropy共同决定。通过对量子态和哈密顿量的随机采样，该工作证实量子相干性与参与度可提升相干ergotropy，而非相干ergotropy的增强、维持或抑制则取决于对角熵、参与度及能级粒子数排序。研究揭示ergotropy的下界是非相干ergotropy，上界为量子电池存储能量，而提升量子电池纯度可抑制能量锁定并提高充电效率。此外，该团队以Tavis-Cummings（TC）和Jaynes-Cummings（JC）量子电池为范例验证了上述结论。该研究阐明了通用量子电池中ergotropy的微观机制，建立了优化ergotropy与充电效率的严格理论框架，为开发高性能量子储能器件奠定了基础。