量子电池性能中的集体动力学与纠缠效应

探究量子多体电池充电性能增强的物理本质,是量子热力学领域的关键挑战。该研究团队通过分析储存能量与瞬时充电功率的提升究竟源于真正的量子关联,还是非量子本质的相干集体动力学,将能量参数的时域演化与探测二体、三体乃至多体关联的信息论度量体系进行对比。在不同电池-充电器构型中,研究人员发现瞬时功率峰值总是先于强量子关联的形成出现,这表明峰值充电过程主要由相干输运主导,而量子纠缠与信息混杂效应在后期才显现。此外,团队在无约束和范数约束(公平)条件下研究了基于k局域相互作用的充电协议,从而清晰区分了经典标度效应与真正的集体增强效应。研究证实:提高相互作用阶数或参与粒子数并不能自动转化为更高充电功率,实际性能主要取决于有多少粒子能真正形成互相关联并贡献于纠缠。完全集体相互作用具有本质优势,因为所有粒子都能相干参与;而部分扩展的相互作用方案无法单调增加有效相互作用粒子数,因此不能确保充电效率的提升。
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提交arXiv: 2026-01-06 15:48

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