具有反射边界的 Unruh-DeWitt 量子电池的耗散抑制
高能物理 - 理论
2025-09-03 v1 广义相对论与量子宇宙学
量子物理
摘要
在开放量子系统框架下，我们研究了一个加速量子电池（QB）的动力学，该电池被建模为一个与真实无质量标量量子场相互作用的 Unruh-DeWitt 探测器。QB 由一个充当充电器的外部经典力驱动。该设置中的一个主要挑战是环境诱导的退相干，这导致 QB 的能量耗散。加速运动会加剧这种耗散，表现出类似于静态 QB 在自由空间热浴中所经历的现象，这与 Unruh 效应一致。为了克服这些挑战，我们在空间中引入了一个反射边界，它改变了场的真空涨落，并导致 Unruh-DeWitt QB 的耗散出现位置依赖的抑制。我们的分析表明，随着 QB 接近边界，相关的耗散显著减少。特别是，当 QB 被放置在极其靠近边界的位置时，耗散几乎被消除，仿佛 QB 是一个封闭系统。此外，我们确定了一个与 QB 加速度相关的特征长度尺度。当 QB 与边界之间的距离远小于此尺度时，边界能有效抑制耗散，并且这种抑制效应对于加速 QB 和热浴中的静态 QB 变得完全相同。相反，当距离超过此尺度时，抑制效应减弱，并在这两种情况下表现出显著差异。我们的发现证明了边界诱导的真空涨落修正能有效抑制耗散，为优化 QB 性能提供了宝贵的见解。这项工作为在相对论框架下开发高效量子储能系统铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2509.00875,
title = {Dissipation suppression for an Unruh-DeWitt battery with a reflecting boundary},
author = {Xiaobao Liu and Zehua Tian and Jiliang Jing},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.00875},
year = {2025}
}
备注
12 pages, 5 figures