用于增强量子电池性能的集体耗散诱导暗态与类亚稳态

我们研究了对称保护暗态和类亚稳态冻结态在由横向场 Ising 模型描述的开放量子电池自主充电动力学中的作用。通过在一系列系统尺寸、温度和磁相中比较局域和集体耗散，我们证明集体耗散产生对称保护暗态以及一个大得多的冻结（亚稳）态集合，形成扩展的受保护 Hilbert 空间。我们解析推导了集体暗扇区的多重性，表明它对于偶数系统尺寸遵循 Catalan 序列，而对于奇数尺寸则不存在此类状态。我们的结果表明，集体耗散可以增强 ergotropy 和充电功率，其优势取决于温度、磁相和系统尺寸。虽然暗态和冻结态的数量在铁磁相和反铁磁相中是相同的，但由于这些受保护态的不同谱位置，可实现的 ergotropy 存在显著差异。特别是，由于受保护子空间在多体能谱中的有利位置，反铁磁构型表现出大得多的可提取功。最后，我们分析了活跃 Hilbert 空间比例，并表明亚稳态保护提供了一种有效机制，可以在保持高效充电路径的同时抑制耗散损失。这些结果将暗态和冻结态扇区确立为通过工程耗散优化开放量子电池性能的关键资源。