多体系统量子电池容量的权衡关系与增强协议

首先，我们研究了两量子比特系统中量子电池容量的权衡关系。我们发现子系统电池容量之和由总系统容量所支配，尽管这种权衡关系持续存在于包括铁氏体、XX、XXZ和XXX模型在内的类哈密顿量中。随后，在此基础上，我们定义了通用量子态的残余电池容量，确立了子系统电池容量的相干/非相干组成部分。进一步，我们引入了一种协议，用于指导在特定情景下选择合适的非相干单位运算，以增强子系统电池容量，同时给出通过单位运算实现子系统容量提升的充分条件。数值实例验证了非相干运算协议的可行性。此外，对于三量子比特系统，我们也建立了与两量子比特情况平行的理论框架和结果。最后，我们确定了通过本协议中的单一非相干运算来增强子系统电池容量所需的最短时间。我们的发现为量子电池理论的发展和量子能源存储系统的实现做出了贡献。