基于热力学蒸发气体的量子电池
量子物理
2026-04-21 v1
摘要
量子电池利用量子相干性和纠缠等非经典资源，以超越经典储能器件性能极限。本文实现了一个基于热力学烃金属蒸发气体中集体原子自旋的室温量子电池，包含约 10^12 个 ^87Rb 原子，相干时间可超过 110 ms。我们通过直接测量在单位演化下可达的极端内部能来操作性地确定电池容量。该无 tomography 协议与传统基于状态的定义高度一致，并验证了容量分解为相干贡献和非相干贡献。我们进一步表明，量子相干性可在能级人口独立于存储能力方面实现显著提升，并在实验上建立了量子容量与 von Neumann 熵、Tsallis 熵和线性熵之间的定量关系。通过引入带磁场梯度的受控退相干信道，我们观察到容量随相干性损失单调降低，并追踪相应的熵-容量关系演化。我们的结果确定热原子自旋集合为可扩展的量子电池平台，并将宏观量子能源储存与操作量子热力学相联系。
引用
@article{arxiv.2604.17518,
title = {Thermal vapor quantum battery based on collective atomic spins},
author = {Jinyi Li and Juncheng Zheng and Xue Yang and Kainan Hu and Kanzheng Zhou and Junkai Zhuang and Hengyan Wang and Zhihao Ma and Mingxing Luo and Wenqiang Zheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.17518},
year = {2026}
}