海森堡自旋链量子电池中的提取功与容量优化

本研究利用具有Dzyaloshinsky-Moriya (DM) 和 Kaplan-Shekhtman-Entin-Wohlman-Aharony (KSEA) 相互作用的海森堡自旋模型，考察有限自旋量子电池（QB）的性能。量子电池被建模为处于局部非均匀磁场中的相互作用量子自旋，产生可变的塞曼劈裂。我们推导了量子电池的最大可提取功（提取功）和容量的解析表达式，正如Yang等人[Phys. Rev. Lett. 131, 030402 (2023)]最近所研究的那样。这些量通过某些量子关联与彼此解析关联，如上述研究所提出。不同的海森堡自旋链模型在不同条件下表现出不同的行为，强调了模型选择对优化量子电池性能的重要性。在反铁磁（AFM）系统中，当塞曼劈裂场施加于任意一个自旋时提取功达到最大，而铁磁（FM）系统则受益于均匀的塞曼场。温度对量子电池性能有显著影响，AFM情形下的提取功通常比FM情形更能抵抗温度升高。引入DM和KSEA耦合可以显著增强量子电池的容量和提取功提取。然而，存在一个阈值，超过该阈值后这些相互作用的进一步增加会导致容量和提取功急剧下降。这种行为受温度和量子相干性的影响，标志着突发相变的发生。Baumgratz等人[Phys. Rev. Lett. 113, 140401 (2014)]提出的量子相干性资源理论在增强提取功和容量方面起着关键作用。然而，提取功受到系统容量和相干性总量的双重限制。这些发现支持了基于自旋的量子电池的理论框架，并可能有益于未来量子储能设备的研究。