无充电自由费米子量子电池

许多体系量子电池的性能强烈取决于电池的哈姆顿量、初始态以及充电协议。本文推导了在哈姆顿量可化约为 2x2 自由费米子问题且初始态为热力斯态的大类量子系统中，通过双突变量子 quench 储存能量的解析表达式。我们的结果适用于所有维度上的常规两能带电子体系以及可通过 Jordan-Wigner 变换求解的量子自旋链。具体而言，我们将解析公式应用于量子伊辛链、量子 XY 链、簇伊辛模型以及长程 SSH 模型。我们获得了若干结果：（i）存储能量对充电哈姆顿量量子相图的强依赖性即使充电从热力斯态开始也依然成立。有趣的是，在热力学极限下，这种强依赖性表现为存储能量在充电哈姆顿量量子相变点处呈现非解析性。（ii）在伊辛链中，存储能量对哈姆顿参数的依赖可通过提高温度显著降低。（iii）充电处于其古典点基态的伊辛链或 XY 链可储存的能量在较大参数范围内不依赖于充电参数。（iv）簇伊辛模型和长程 SSH 模型尽管存在不同相互作用范围支配的量子相变，却不表现出超线性（即超过链长度数目）的充电功率扩展。