量子电池能量提取中的正测量与非正测量

我们将量子电池随机能量提取的概念扩展到在噪声存在下对与电池相连的辅助系统应用正算子值测量(POVM)和物理可实现非正算子值测量(NPOVM)的情形。该过程包括电池与辅助系统的联合演化、辅助系统与其环境的相互作用（该相互作用在辅助系统中引入噪声）、对辅助系统执行POVM或NPOVM，以及最终选择特定的测量结果。对辅助系统应用POVM可以通过将外部系统连接到辅助系统来实现，该外部系统初始时与系统其余部分处于乘积态，然后对辅助系统和外部系统执行联合投影测量。另一方面，NPOVM可以通过两种方式执行：如果存在导致辅助系统与环境之间关联的相互作用，那么对辅助-环境系统执行投影测量可以解释为对辅助系统的物理可实现NPOVM。此外，如果辅助系统、环境和外部系统初始时存在相互作用，那么对辅助系统、环境和外部系统的全局测量也等效于对辅助系统的NPOVM。我们找到了通过执行POVM和两种类型的NPOVM所能获得的最大随机可提取能量的表达式，并表明后者不依赖于所施加的噪声。聚焦于一个特定模型（电池、辅助系统、环境和外部系统均为量子比特），我们表明在各种噪声模型下，通过POVM获得的随机可提取能量小于或等于通过类型1 NPOVM获得的能量。我们还考虑了允许有限测量算子集的情况，并比较了使用这些受限POVM和类型1 NPOVM所能获得的能量。