量子电池中的电荷守恒操作

功(Ergotropy)为衡量量子系统可提取功提供了基本度量,进而反映出系统内存储的最大可用能量(或电荷)。理解如何高效操控和转化这一量值对于推动量子能量管理技术发展至关重要。本研究提出并形式化定义了“等功态”(isoergotropic states)与“功保持操作”(ergotropy-preserving operations)概念,它们在保持总功值不变的前提下重组了功的内部结构。该团队通过离散变量系统(二能级系统)和连续变量系统(单模高斯态)具体展示了这些概念,揭示了功保持操作如何分别重新分配相干-非相干组分与位移-压缩组分。研究人员进一步分析了伴随功保持操作的热力学交换过程(包括能量与熵的变化),并证明这些转化可通过辅助系统的标准分束器型相互作用动态实现。最后,该工作探讨了等功态与功保持操作在优化量子电池充电协议、减少开放量子体系电荷损耗方面的实际应用价值。
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提交arXiv: 2025-10-29 14:17

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