从 Bloch 球面为量子电池充电

我们重新考虑了一个由充电器量子比特和单电池量子比特组成的简单双分量量子电池模型充电过程的量子能量学与量子热力学。我们允许充电器的初始量子态位于 Bloch 球面上的任意位置，并找到了描述电池存储能量、ergotropy 和容量的广义解析表达式，所有这些均以类似于量子面积定理的方式依赖于初始 Bloch 球面极角。所产生的 ergotropy 的来源以及电池容量的起源，可以很容易地追溯到所产生的量子相干性和粒子数反转（且这两种机制之间的平衡取决于起始 Bloch 极角）。重要的是，ergotropy 充电功率及其相关的最佳充电时间与忽略热力学考虑的标准结果相比显示出显著偏差。我们的理论基础可能有助于指导基于耦合二能级系统的量子能量科学的后续实验。