相变边缘的量子电池
量子物理
2022-02-02 v1 统计力学
摘要
从如下观察出发：与浴强耦合的系统的约化态一般为非热态，我们引入并研究一种在电荷存储阶段处于热平衡或基态的循环电池-充电器量子装置。该循环包含四个阶段：平衡存储阶段通过断开电池与充电器的连接而中断，然后从电池提取功，随后电池重新连接充电器；最后，系统回到平衡。在循环期间，电池-充电器关联从未被人为擦除。我们研究电池与充电器共同构成自旋-1/2 Ising 链的情形，并表明主要品质因数——提取能量与热力学效率——可通过在量子相变点附近运行循环而增强。当电池仅为单个自旋时，我们发现输出功与效率在临界处展现标度行为，并推导出相应临界指数。由于电池与充电器间始终存在关联，从电池视角等效的操作可能对切换电池-充电器耦合产生不同的能量代价。这仅当耦合项不与电池裸哈密顿量对易时发生，我们利用这一纯量子杠杆进一步优化装置性能。
引用
@article{arxiv.2110.10600,
title = {Quantum batteries at the verge of a phase transition},
author = {Felipe Barra and Karen V. Hovhannisyan and Alberto Imparato},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.10600},
year = {2022}
}