开放多体量子电池中ergotropy的催化稳定与回流抑制

相干能量回流和非马尔可夫振荡限制了开放多体量子电池的能量保留，并降低了可提取功 (ergotropy)。在这里，我们提出了一种催化剂介导的充电协议，用于耦合到激光驱动充电器的集体自旋阵列量子电池。使用开放系统 Lindblad 主方程，我们研究了当充电器和电池对称耦合到非共振辅助催化模式时的能量传递动力学。数值模拟表明，虽然无辅助的二部设置表现出明显的回流振荡和较差的能量保留，但催化介导淬灭了瞬态振荡并加速了能量注入。辅助系统作为一个能量不变的导管，在整个演化过程中保持恒定的能量期望值 $\langle H_C(t)\rangle \approx \langle H_C(0)\rangle$ 和可忽略的瞬态布居。在微观层面上，催化剂的虚激发产生了有效的复数子系统间耦合 $J_{\text{eff}}$，这引发了从欠阻尼到过阻尼的动力学交叉，并引入了选择性相干阻尼。该机制防止了电池中的布居耗尽，稳定了布居反转，并随着电池尺寸 $N_B$ 的增加显著提高了渐近稳态 ergotropy。这些发现阐明了催化剂介导能量传递的耗散动力学，并为改善现代量子硬件平台中的存储稳定性提供了实用方案。