通过相关储库提高量子电池的工作提取

我们考察了局部和空间相关储库对量子电池工作提取的影响，超越了孤立系统动力学。通过构建一个通过脱相和幅度衰减噪声与浴相连的二维自旋-1/2模型，我们展示了相互关联的储库在工作提取方面显著优于局部噪声。在脱相场景下，我们证明了当两个电池单元以乘积态初始化时，相关储库会产生有限的可提取工作（即ergotropy），而局部噪声在所有时刻都产生消失的ergotropy，尽管两种情况下都储存了非零能量。数值模拟确认，这一优势在更大的系统规模以及对于纠缠态和乘积态初始状态都仍然成立。我们还发现，量子相干性的动力学与ergotropy高度一致，突显了相干性作为量子电池增强性能关键资源的作用。进一步观察到，量子电池提取的储存能量比例在相关储库和局部储库之间呈现更锐利的对比。此外，对于脱相噪声，该比例随系统规模不变，而在幅度衰减情况下，它在瞬态期间表现出明显的系统规模依赖性，凸显了不同噪声模型下的不同操作行为。我们进一步发现，当电池动力学由具有远程相互作用的有效哈密顿量控制时，可获得更高的ergotropy，这强调了储库工程在高效器件设计中的优势。