通过关联储层增强量子电池中的功提取
研究人员突破了孤立系统动力学的局限,探究了局域性与空间关联性环境对量子电池做功提取的影响。通过采用耦合相位退相干与振幅阻尼噪声浴的一维自旋1/2模型,该团队证实相较于局域噪声,环境关联性能显著提升电池性能。在相位退相干情形中,研究表明:当双单元电池初始处于乘积态时,关联性环境在瞬态区间内会产生有限的可提取功(即ergotropy),而局域噪声在任何时刻均无法产生ergotropy——尽管两种情形下存储能量均不为零。数值模拟证实该优势在更大系统规模下依然成立,且对纠缠初态与乘积初态均适用。研究还发现量子相干性的动力学演化与ergotropy高度吻合,揭示了相干性作为提升量子电池性能的核心资源。此外,量子电池的储能提取效率在关联性与局域性环境间呈现更显著差异:相位退相干噪声下该效率与系统规模无关,而振幅阻尼情形在瞬态区间内则表现出明确的系统规模依赖性,凸显不同噪声模型下的运行行为差异。研究进一步表明,当电池动力学由具有长程相互作用的有效哈密顿量主导时,其产生的ergotropy将优于短程相互作用,这为基于环境调控的高效器件设计提供了理论依据。