基于集体原子自旋的热蒸汽量子电池

量子电池利用量子相干性和量子纠缠等非经典资源,突破了传统储能设备的性能极限。该团队在室温条件下实现了基于热碱金属蒸气中集体原子自旋系综的量子电池,该系统包含约10¹²个⁸⁷Rb原子,其相干时间超过110毫秒。研究人员通过直接测量幺正演化下可达到的极值内能,以操作化方式确定了电池容量。这种无需量子态层析的方案与传统基于状态的定义高度吻合,并验证了容量可分解为相干与非相干贡献。实验进一步证明量子相干性能显著提升储能能力(与能级粒子数无关),并通过实验建立了电池容量与冯·诺依曼熵、Tsallis熵及线性熵之间的定量关系。通过引入磁场梯度构建受控退相干通道,该工作观察到容量随相干性损失的单调递减,并追踪了熵-容量关系的对应演化过程。这些发现确立了热原子自旋系综作为量子电池的可扩展平台,将宏观量子储能与操作性量子热力学联系起来。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-04-19 16:21

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