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量子电池中相干功容量的几何功率容量

量子物理 2026-07-18 v1

摘要

我们从资源几何的角度探讨量子电池中的相干功提取。对于初始态 ρ\rho,我们通过相干功 Ec(ρ)\mathcal{E}_c(\rho) 以及活性态 σρ\sigma_\rho 与被动态 PρP_\rho 之间的相干提取距离 Dcext(ρ)D_c^{\rm ext}(\rho) 来量化相干提取过程。这定义了几何功率容量 Πc(ρ)=Ec(ρ)/Dcext(ρ)\Pi_c(\rho)=\mathcal{E}_c(\rho)/D_c^{\rm ext}(\rho),它衡量了单位最小幺正距离释放的相干功。我们证明,对于任何满足 Vtν\|V_t\|\leq\nu 的驱动哈密顿量,实际相干放电功率受限于 Pcext(ρ;Vt)νΠc(ρ)P_c^{\rm ext}(\rho;V_t)\leq \nu\Pi_c(\rho),这表明 Πc(ρ)\Pi_c(\rho) 是在单位驱动范数下的容量,而非特定协议的功效。通过将相干功的相对熵界与相干提取距离的几何界相结合,推导出 Πc(ρ)\Pi_c(\rho) 的一般界限。我们还制定了相干度量诱导的界限和涉及给定哈密顿量有效速度的协议修正容量。量子比特和 qutrit 示例表明,Πc(ρ)\Pi_c(\rho) 捕获了超越单独相干功或相干度量的相干放电的资源几何特征。

关键词

引用

@article{arxiv.2607.16645,
  title  = {Geometric Power Capacity of Coherent Ergotropy in Quantum Batteries},
  author = {Dong-Ping Xuan and Zhi-Xi Wang and Shao-Ming Fei},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2607.16645},
  year   = {2026}
}