仿生非互惠量子电池的热力学

我们提出了一种受细菌光捕获复合体结构启发的完全功能性非互惠量子电池的理论模型。我们赋予集体量子光学亚辐射态和超辐射态具体的功能角色，并引入单模腔体以辅助储存。过渡速率来源于有效非厄米特哈姆顿量，该哈姆顿量针对电池几何进行了调制，并输入玻尔兹曼方程来解析时间演化。我们研究了完整的热力学性能，包括储能、泄漏、ergotropy、功提取、通量和功率。我们观察到在不同的环形大小下都存在优化，每种情况都在特定的能量功能上达到峰值。环与中央系统之间的强耦合增强了电池的储能能力，但降低了功率输出能力。ergotropy 超过容量，并随系统规模线性增长，强耦合下消失的最优小规模 regime 也随之消失。