利用热机提取的能量为量子电池充电
量子物理
2026-04-20 v1
摘要
我们探讨了以三能级系统(qutrit)为工质的三冲程与两冲程热机在给两能级量子电池充电时的性能。首先，根据工作方式将热机分为两类。第一类热机为顺序式热机，经历三个不同的冲程，即吸热、做功与制冷冲程。第二类为同时式热机，所有三个事件在同一冲程中同时发生，随后增加一个使工质(即与冷浴接触的三能级系统)热化的冲程。我们进一步根据工质与热浴或电池之间相互作用的类型，将这两类热机各分为两小类：完全式热机，其系统-热浴相互作用可引发三能级系统任意两个能级间的布居跃迁；以及碎片化热机，仅实现选择性跃迁。针对这四类热机，我们分析了工质所做的功、量子电池累积的充电百分比以及热机效率。通过比较各充电方案，我们发现顺序式完全热机最具优势，在最优情况下可提供单位效率并向量子电池传输最多能量。其余三类热机所获收益的排序取决于所关注的具体物理量。
引用
@article{arxiv.2309.15634,
title = {Harnessing energy extracted from heat engines to charge quantum batteries},
author = {Debarupa Saha and Aparajita Bhattacharyya and Kornikar Sen and Ujjwal Sen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.15634},
year = {2026}
}
备注
16 pages, 7 figures