耗散充电量子电池中的功容激活与相干性

《Physical Review A》：Ergotropy activation and coherence in dissipatively charged quantum batteries

　　量子电池可以利用量子资源来增强能量存储和功的提取，近期的实验进展使其实现更接近现实。然而，在实际环境中，环境耗散是不可避免的，这使得耗散充电成为一种具有物理意义的工作模式。在此，我们研究耗散充电量子电池中的可提取功，重点关注由相互作用诱导的功提取。对于两个耦合的二能级系统（TLS），我们推导了在共振和非共振配置下总可提取功、相干可提取功和非相干可提取功的精确解析表达式。我们表明，在共振情况下，可提取功只有在超过与相互作用诱导的能级交叉相关的临界耦合时才会被激活，而非共振即使在弱耦合区域也能实现可提取功。此外，量子相干性虽然是相干功提取的必要条件，但本身并不足以保证非零的相干可提取功。在强耦合区域，共振设置在有限的耦合强度下达到最大可提取功，而非共振设置只能渐近地趋近同一极限。将分析扩展到由 $N$ 个二能级系统组成的周期性 $XX$ 自旋链，我们解析地推导了可提取功激活的有限温度耦合阈值，并表明在 $N \to \infty$ 极限下该阈值按 $1/N$ 标度。这些结果确定了频率失谐、相互作用强度和系统尺寸是开放量子电池中可提取功生成的关键控制参数。