Coherence-Driven Quantum Battery Charging via Autonomous Thermal Machines: Energy Transfer, Memory Effects, and Ergotropy Enhancement
本文研究了由自主热机驱动的量子电池充电,发现相干驱动能显著增强能量熵增和充电功率。
2025-11-07 quant-ph
Coherence in the Leak and Storage Kurtosis control Ergotropy in Quantum Batteries
本研究提出一种腔耦合有限量子系统作为量子电池,利用噪声诱导相干性,通过全计数统计捕捉存储站量子交换高阶涨落,结合热力学参数构建学习模型训练平台,识别最小预测特征集,发现存储峰度和泄漏相干性是控制功量的主导量。
2025-11-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Engineering Coherence and Ergotropy through Spatial Arrangement of Environmental Channel in a Two-Qubit Quantum Battery
Indian Institute of Technology Guwahati(印度理工学院古瓦哈提分校)
该研究探究双量子比特量子电池的环境通道空间排布对相干性与功提取的影响,采用XY交换耦合量子比特,发现共置配置可保留更多全局功熵,二者为调控可提取功提供互补机制。
2026-08-31 quant-ph
Experimental Extraction of Coherent Ergotropy and Its Energetic Cost in a Superconducting Qubit
该研究通过实验探讨了超导量子比特中初始态相干性对能流提取的影响,揭示了相干性在能流分配中的作用,并提出了优化初始态以提高能量效率的方法。
2025-09-29 quant-ph
Ergotropy from quantum and classical correlations
量子相干性具有热力学价值是公认的事实。自然的问题出现了,其他真正的量子特性,如纠缠,是否也可以用来提取热力学功。在目前的分析中,我们表明,各向异性可以表示为量子互信息的函数,这表明了从经典和量子关联的可提取的工作的贡献。更具体地说,我们分析了具有局部热态的二分量子系统,使得对各向异性的唯一贡献源于相关性。我们的研究结果说明了两个量子位系统集体耦合到一个热浴。
2021-12-22 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Ergotropy and Quantum Feedback Control
该研究探究有限维量子系统的能量提取与充电问题,证明幺正量子操作的能量变化受酉操作ergotropy/充电界限制,需反馈控制才能突破该界,且该界对初始热平衡态比无反馈的标准热力学第二定律不等式更紧。
2023-06-15 cond-mat.stat-mech quant-ph
Work extraction from quantum coherence in non-equilibrium environment
本文研究了非平衡环境中Markovian和non-Markovian区域下的ergotropy动力学,考虑了相干与非相干部分,发现非平衡环境比平衡环境的功提取更高效。
2024-06-01 quant-ph
Quantum and classical ergotropy from relative entropies
量子各向异性量化了在不改变其熵的情况下可以从量子态提取的最大功量。考虑到各向异性可以表示为量子态相对于热态的量子和经典相对熵之差,我们定义了经典各向异性,它量化了从能量表面上的非均匀分布中可以提取多少功。几何量子力学提供了一个统一的方法来处理量子和经典的情况下,我们定义的几何相对熵。分析的结论与应用的概念洞察力的条件热状态,并相应地收紧最大功定理。
2021-08-25 cond-mat.stat-mech quant-ph
Information and coherence as resources for work extraction from unknown quantum state and providing quantum advantages
Los Alamos National Laboratory(洛斯阿拉莫斯国家实验室)
研究揭示了相干性作为从未知量子态中提取功的关键资源,通过观测ergotropy分析展示了量子优势的来源。
2026-02-26 quant-ph
Quantum correlations and ergotropy
理解经典关联和量子关联在功提取中的作用是热力学中一个非常重要的问题。我们通过考虑在封闭量子系统中,可提取的最大循环功等于各态历经来处理这个问题。因此,我们的目标是确定和调查的贡献遍历来自不同类型的初始相关(总,经典,不和谐和纠缠相关)。在此基础上,我们引入并研究了基于遍历性的相关性量词。特别是,我们的研究结果表明,只有不和谐的相关总是给一个积极的贡献,工作提取,而总,经典和纠缠相关可以减少工作提取。
2022-04-30 cond-mat.stat-mech quant-ph
Frozen and Growing Quantum Work under Noise: Coherence and Correlations as Key Resources
Palacký University(帕拉茨基大学)
本研究探讨了噪声下量子系统中相干性和关联作为关键资源对功提取的影响,发现噪声可促进能量存储,挑战传统噪声有害观点。
2026-02-21 quant-ph
Daemonic Ergotropy: Enhanced Work Extraction from Quantum Correlations
我们研究了量子关联的存在如何影响封闭量子系统中的功提取,建立了量子非平衡热力学和量子信息理论之间的新联系。我们考虑一个二分量子系统,我们表明,它是可以优化的工作提取的过程中,由于系统的两个部分之间的相关性,通过使用适当的反馈协议的概念的基础上的各态历经。我们证明,在提取的工作中的最大增益是有关的两个部分之间的量子相关性的存在,量化的量子不和谐或,对于纯态,纠缠。然后,我们说明了我们的一般性研究结果的一个简单的物理情况组成的量子位系统。
2016-07-30 cond-mat.stat-mech quant-ph
Ergotropy and capacity optimization in Heisenberg spin-chain quantum batteries
本研究基于含DM、KSEA相互作用的海森堡自旋模型,推导量子电池的最大可提取功、ergotropy与容量的解析关系,分析自旋构型、温度、相互作用强度及量子相干性对性能的影响,为自旋基量子电池优化提供理论支撑。
2024-11-01 quant-ph
Magnetic Dipolar Quantum Battery with Spin-Orbit Coupling
研究磁偶极系统中塞曼分裂、DM和KSEA相互作用对量子资源及量子电池性能的影响,发现塞曼分裂增强ergotropy和存储容量,KSEA保持相干性,NMR可作为实验平台。
2025-10-27 quant-ph
Universal Upper Bound on Ergotropy and No-Go Theorem by the Eigenstate Thermalization Hypothesis
本研究证明了量子多体系统ergotropy的普适上界受初始状态局部非热性和量子操作导致的局部熵减少限制,据此提出本征态热化假说禁止从能量本征态提取功的不可行定理,揭示了热力学第二定律对纯量子态依然成立,并以系统内关联为资源连接了第二定律与热化两大概念。
2025-01-01 cond-mat.stat-mech quant-ph
Unified theory of classical and quantum ergotropy
Istituto Nanoscienze-CNR(意大利国家研究委员会纳米科学研究所);NEST Scuola Normale Superiore(比萨高等师范学校新实验科学与技术中心)
本文提出一个统一的经典和量子厄洛特ropy理论,通过推导经典系统的厄洛特ropy一般解析表达式,并展示其作为量子系统经典极限的出现,从而揭示经典和量子厄洛特ropy的统一性,并展示了量子厄洛特ropy分解的相干反不可知部分在经典极限下的持续性。
2026-04-28 cond-mat.stat-mech physics.plasm-ph quant-ph
Clifford Ergotropy
RIKEN Pioneering Research Institute (PRI)(RIKEN先锋研究所);RIKEN Center for Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS)(RIKEN交叉理论与数学科学中心)
本文研究了热力学与魔法资源在闭合量子动力学中的相互作用,引入了Clifford能量,即在限制于Clifford操作下的可提取能量,并提供了Clifford能量的通用上限,该上限随魔法量的增加而减少。同时,展示了该界限在单个和两个量子比特系统中的应用,特别是两个量子比特系统中Clifford能量控制景观的显著转变。此外,证明了即使在许多体系统中,即使精确优化通常难以实现,该分析也有非平凡后果,包括在Clifford操作下典型量子态的热力学第二定律形式。
2026-05-18 cond-mat.stat-mech quant-ph
Parity-selected charging and noise-correlated work retention in a coupled Si/SiGe double quantum dot battery: theory and experimentally parameterized modeling
Mohammed V University in Rabat(拉巴特穆罕默德五世大学)
研究电容耦合双量子点量子电池在1/f电荷噪声下的可提取功,发现共振隧道耦合驱动主导种群转移通道,可提取功主要存储在非被动种群分布中,噪声削弱种群ergotropy。
2026-10-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Extended local ergotropy
本文提出扩展局域各态历经功概念,利用系统-环境自由演化克服原有局域各态历经功不保证非增等问题,并通过Jaynes-Cummings模型验证其优势。
2024-10-21 cond-mat.stat-mech quant-ph
Concentration of ergotropy in many-body systems
本文证明大型多体量子电池中ergotropy具有测度集中现象,并展示von Neumann熵的类似性质,同时在Bures测度下给出数值证据。
2024-12-27 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Energy Lines and the optimal output ergotropy problem
我们研究了传输线上的有用能量(功)的传递,该传输线允许部分保持量子相干性。作为一个品质因数,我们采用的最大值,各向同性,总各向同性,和非平衡自由能达到在指定的输入能量阈值的线的输出。对于相位不变的玻色高斯信道(BGC)模型,我们证明了相干输入是最优的。对于(单模)非相位不变的BGC,我们解决了高斯输入信号的额外限制下的优化问题。
2021-11-28 math-ph math.MP quant-ph
Ergotropy in Quantum Batteries
Northwest Normal University(西北师范大学);Gansu Provincial Research Center for Basic Disciplines of Quantum Physics(甘肃省量子物理基础学科研究中心)
研究量子电池中ergotropy的机制,揭示其与相干和非相干能量分布的关系,并提出优化储能效率的框架。
2025-12-26 quant-ph
Geometric power capacity of coherent ergotropy in quantum batteries
Changchun University of Technology(长春工业大学);Yanbian University(延边大学);Capital Normal University(首都师范大学);Max-Planck-Institute for Mathematics in the Sciences(马克斯·普朗克科学促进部数理研究所)
从资源几何角度探索量子电池相干厄米熵提取,定义几何功率容量$\Pi_c(\rho)$,证明其为单位驱动范数下的容量,通过结合相关界得出一般界,制定相关容量,量子比特和三态例子表明其捕捉了相干放电的资源几何特征。
2026-10-20 quant-ph
Qubit dynamics of ergotropy and environment-induced work
研究开放系统中ergotropy的动力学,建立环境诱导功与ergotropy的解析关系,并揭示其能量转移极限。
2024-05-26 quant-ph
Ergotropy of quantum many-body scars
The Hong Kong University of Science and Technology (Guangzhou)(香港科技大学(广州))
研究量子多体刻痕的 ergotropy,揭示其与纠缠的关联,展示在动态协议中通过全局统一相干旋转注入可提取能量,为量子电池工程提供新思路。
2026-05-12 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
Local ergotropy and its fluctuations across a dissipative quantum phase transition
本研究针对双量子比特开放Rabi模型,构建基于无退相干态的充电协议,通过矩阵乘积态数值方法发现耗散相变附近局域遍历能及其涨落的特征变化,提出可调谐的实验可行功提取方案,揭示局域遍历能与量子相变的关联。
2024-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Exergy of passive states: Waste energy after ergotropy extraction
功提取协议一直是量子电池背景下的一个重要问题,其中遍历性的概念用于量化可以通过幺正过程提取的特定能量。给定存储在量子系统中的能量的总量,当考虑到与热库的不期望的耦合时,量化各向异性提取之后浪费的能量是要考虑的问题。在本文中,我们表明,当我们从量子系统中提取各向异性和量化的被动态的火用,可以损失一定量的能量。通过一个具体的例子,说明了保持量子系统的量子相关性可以实现各态历经提取。我们的研究为开放系统量子电池的新进展开辟了前景,这些电池能够探索以量子相关性存储的火用。
2021-09-15 quant-ph
Towards minimal conditions for ergotropy injection in open quantum systems
Harish-Chandra Research Institute(哈里什-昌德拉研究所);Homi Bhabha National Institute(霍米·巴巴国立研究所)
该研究探究开放量子系统注入ergotropy的最小条件,通过分析不同量子系统配置与相互作用,明确环境维度、热态及相干性等因素对ergotropy注入的影响,推导最优增益并验证双重简并 regime下的正增益情况。
2026-09-07 quant-ph
Selective weak measurement reveals super ergotropy
本研究通过选择性弱测量在关联量子系统中提取出超过恶魔功量的功,表明弱测量可增强可提取功,且功量与量子关联无直接关系。
2023-09-03 quant-ph
Certifying ergotropy under partial information
ICFO - Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology(光子科学研究所,巴塞罗那科学技术研究院);Physics Department E. Pancini, Università degli Studi di Napoli Federico II(那不勒斯费德里科二世大学E. Pancini物理系);Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Napoli(意大利国家核物理研究所那不勒斯分部);ICREA(加泰罗尼亚高级研究学院)
本文提出一种基于有限统计量的认证框架,用于在部分信息下估计量子系统的ergotropy,并通过实验验证其有效性。
2026-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Ergotropy from Geometric Phases in a Dephasing Qubit
Universidad de Buenos Aires(布宜诺斯艾利斯大学);CONICET, Universidad de Buenos Aires(阿根廷国家科学研究委员会,布宜诺斯艾利斯大学)
研究通过分析退相干量子比特中的几何相位与动态相位,揭示了ergotropy的能量来源及其在开放量子系统中的物理意义。
2026-03-01 cond-mat.other quant-ph
Coherent catalyst induced stabilization of ergotropy in open quantum batteries
Center for Quantum Materials and Computational Condensed Matter Physics, Faculty of Science, Kunming University of Science and Technology(昆明理工大学理学院量子材料与计算凝聚态物理中心)
通过腔辅助混合量子电池与辅助相干量子比特耦合,利用不同相互作用通道间的相干干涉产生无退相干不变子空间,抑制弛豫引起的能量泄漏并稳定稳态ergotropy。
2026-05-23 quant-ph
Initial quantum coherence in the thermodynamic work
我们研究了初始量子相干性在由某些参数的外部控制产生的相干过程中的作用。我们首先考虑一个激活态,并分离出能量本征态之间的量子相干性对各向异性的贡献。它被证明是有关的量子相对熵的相干性通过一个不等式,其中涉及到完全被动的状态连接到初始状态。最后,我们扩展到一般的平衡过程的分析,我们展示了如何考虑在统计工作的初始量子相干性的影响。
2020-06-20 cond-mat.stat-mech quant-ph
Unequal Coherent Ergotropy at Equal Interferometric Visibility and Energy in Quantum-Controlled Interferometers
International Centre for Theory of Quantum Technologies, University of Gdańsk(格但斯克大学量子技术理论国际中心);Department of Physics, Federal University of Paraná(巴拉那联邦大学物理系)
该研究针对量子控制干涉仪,发现相同干涉可见度和能量下,不同元件作用顺序的装置相干功不等,干涉可见度并非可利用相干性的完整度量。
2026-10-14 quant-ph
Work and Fluctuations: Coherent vs. Incoherent Ergotropy Extraction
本文考虑了一个孤立的量子系统的功的准概率分布,该量子系统耦合到由理想权重给定的能量存储设备。具体来说,我们分析了平均能量的变化和重量的方差,其中工作是从系统的相干和非相干各向同性提取的变化之间的权衡。首先,我们揭示了正相干各向同性的提取可以伴随着减少的工作波动(量化的方差损失),通过利用非经典状态的工作水库。另一方面,我们推导出一个量子权重的涨落-退相干关系,通过相干贡献对系统各向异性的倾倒函数定义其能量色散的下限。具体地说,它揭示了从相干态解锁各向异性导致高波动,当总相干能量被解锁时,高波动发散。所提出的自治协议的工作提取表现出提取相干和非相干遍历之间的显着差异:前者可以减少方差,但其绝对值发散,如果越来越多的能量被提取,而对于后者,增益总是非负的,但总(非相干)遍历可以提取有限的工作波动。此外,我们提出的框架中引入的准概率分布,它有一个物理解释的累积量,是免费的侵入性测量,并减少到两点测量计划(TPM)的非相干态。最后,我们解析地解决了量子比特的功方差权衡,明确揭示了所有上述量子和经典制度。
2022-07-11 quant-ph
Two-time weak measurement protocol for ergotropy protection in open quantum batteries
本文提出一种基于选择性弱测量的两时间协议,在开放量子电池中保护ergotropy并减少放电损失,通过热力学约束实现无需额外再充电,并在单、双量子比特及N单元系统中验证了其有效性。
2025-04-22 quant-ph
Variational quantum algorithm for ergotropy estimation in quantum many-body batteries
本研究针对多体量子电池的遍历熵估计问题,提出VQErgo变分量子算法以找到最大化功提取的最优幺正操作,在NISQ器件及模拟器上完成测试,分析了系统规模、关联等对精度的影响并在IBM量子硬件上实现验证。
2024-02-02 quant-ph
Daemonic ergotropy in continuously-monitored open quantum batteries
本文研究连续监测开放量子电池中的恶魔功容量,证明其介于无条件态功容量与能量之间,并借助二能级原子在零差、外差及光子探测下的典型例子揭示测量策略对功提取增强的影响。
2023-10-28 quant-ph
Transient energy backflow enhanced ergotropy in an open qubit quantum battery assisted by an auxiliary oscillator
Center for Quantum Materials and Computational Condensed Matter Physics, Faculty of Science, Kunming University of Science and Technology(昆明理工大学理学院量子材料与计算凝聚态物理中心)
研究在退相干和耗散环境下,通过辅助谐振子诱导瞬态负能量流,增强开放量子比特电池的可提取功(ergotropy)。
2026-05-29 quant-ph
Daemonic ergotropy: generalised measurements and multipartite settings
最近,已经引入了守护进程遍历的概念来量化可以通过基于经由投影测量的信息增益的辅助功提取协议从量子系统获得的最大能量[G. Francica { \it等人},npj定量Inf. { \bf 3},12(2018)]。我们证明了量子关联是没有优势的经典相关,如果投影测量被认为是。我们超越了原始定义的限制,包括广义测量,并提供了一个例子,在这个例子中,这允许一个更高的恶魔遍历。此外,我们提出了一个跷跷板算法找到一个测量,达到最大的工作提取。最后,我们提供了一个多体概括的daemonic遍历,查明多体量子关联的影响,并研究它的多体纠缠和经典~状态。
2019-08-08 quant-ph
The Ergotropy of Quantum Batteries under Unruh Effect
School of Mathematics and Statistics, Hainan Normal University(海南师范大学数学与统计学院)
本研究通过Unruh-DeWitt探测器模型,发现均匀加速下量子电池的ergotropy仅在电池加速时突然出现,而充电器加速无此效应,揭示Unruh效应对电池性能的双重影响,连接相对论量子场论与量子热力学。
2026-09-15 quant-ph
Sunburst quantum Ising battery
本文研究sunburst量子Ising电池模型,发现电池与充电器间的耦合能同时优化ergotropy和最大充电功率,且两者均与充电器初始状态无关。
2024-06-26 cond-mat.stat-mech quant-ph
Daemonic ergotropy of Gaussian quantum states and the role of measurement-induced purification via general-dyne detection
研究通过一般-戴恩检测分析高斯量子态的恶魔能,揭示测量诱导纯化对恶魔工作提取的影响。
2025-12-01 quant-ph
Ergotropy-Based Quantum Thermodynamics
本文提出基于熵产的量子热力学框架,通过重新定义热量与熵的关系,提供了一种非马尔可夫性度量方法,并揭示了非平衡条件下温度的自然产生。
2025-11-25 quant-ph
Spatial Phase Control of Energy and Ergotropy in Quantum Batteries
Faculty of Physics, Urmia University of Technology(乌尔米耶理工大学物理学院)
本文研究了空间几何对量子电池能量存储和工作提取的影响,通过调节量子比特间相位控制集体干涉效应。
2026-10-20 quant-ph
Exploring Non-Markovianity in Ergodic Channels: Measuring Memory Retention through Ergotropy
本文定义并分析具有唯一不动点的量子遍历信道,利用 ergotropy 回流指示非马尔可夫记忆效应,并揭示其在开放量子系统热力学与量子电池中的意义。
2025-03-15 quant-ph
Dichotomy in the effect of chaos on ergotropy
本研究探讨混沌对量子电池ergotropy的影响,发现已知状态时混沌增强功提取,未知状态时混沌阻碍但存在最优混沌参数,提出混沌辅助电池的潜力。
2025-02-28 nlin.CD quant-ph
Kitaev Quantum Batteries: Super-Extensive Scaling of Ergotropy in 1D Spin$-1/2$ $XY-Γ(γ)$ Chain
本研究探究一维Kitaev链作为量子电池工作介质在封闭和开放系统下的性能,通过分析不同参数下的功容量,发现利用各向异性自旋耦合和非零Γ相互作用可实现超扩展标度(α=1.24)的量子优势。
2024-11-30 quant-ph
NMR Protocol for Black-Box Ergotropy Estimation via Feedback Algorithm
针对量子层面能量存储与使用研究,提出并实验验证基于反馈的FQErgo算法,实现黑箱量子功估计及任意初始态到被动态的转换,通过数值分析和NMR实验证实其有效性,为量子功提取与被动态制备提供实用方法。
2025-08-23 quant-ph
Ergotropy and Work Extraction in Quantum Heat Engines via Quantum Channels
Qdit Labs Pvt. Ltd(Qdit实验室有限公司);National Institute of Technology, Tiruchirapalli(特鲁奇拉帕利国立理工学院)
本文研究了通过广义振幅阻尼通道(GAD)与热环境相互作用的qubit和qutrit工作介质的量子热机,探讨了量子通道如何建模热吸收、耗散和功提取,并推导了正功提取的条件,分析了量子关联、发射概率、人口 redistribution 和系统-环境相互作用对热机性能的影响,展示了多级量子系统在抗退相干和功提取能力方面优于两级系统,进一步揭示了耗散动力学和量子资源在实际量子热机中的作用。
2026-05-20 quant-ph
Energy-Invariant Catalysis of Stable Ergotropy in Strongly Coupled Spin-Chain Quantum Batteries
Kunming University of Science and Technology(昆明理工大学)
本文研究了通过能量不变催化剂稳定强耦合自旋链量子电池中的稳态能量,通过非马尔可夫效应的系统表征,抑制非马尔可夫振荡,促进可提取工作准稳态。
2026-04-02 quant-ph
Interaction-Enhanced Ergotropy in Phase-Driven Andreev Bound State Quantum Batteries
National Institute of Technology, Tiruchirappalli(泰米尔纳德邦国立技术学院)
研究由两个相互作用安德烈夫束缚态单元组成的相位驱动量子电池,发现相互作用通过避免交叉激发和杂化增强可提取功,并产生振荡充电动力学,为超导量子电池中的可控储能提供微观机制。
2026-06-26 quant-ph
Efficiency fluctuations in a quantum battery charged by a repeated interaction process
在辅助热系统的辅助下,重复的相互作用过程为量子电池充电。充电能量通过打开和关闭电池和热系统之间的相互作用来提供。荷电态是重复作用过程的平衡态,其荷电性表现为各向异性。工作循环包括提取各向异性和再次对电池充电。我们讨论的波动效率的过程中,在其他波动特性。这些波动由平衡分布主导,并弱依赖于其他过程属性。
2022-05-19 cond-mat.stat-mech quant-ph
The tight Second Law inequality for coherent quantum systems and finite-size heat baths
我们提出了一种新形式的第二定律不等式,定义了一个紧界的非平衡量子态的可提取的工作。在经典热力学中,最佳功由自由能之差给出,根据Skrzypczyk \emph{et al.}的结果可以推广到单个量子系统。然而,这种束缚的饱和需要一个无限的浴池和一个理想的能量储存器,它能够从凝聚态中提取功。这个新的不等式是用各向异性(而不是自由能)来定义的,它包含了这两个重要的微观效应。特别是,我们推导出一个公式的锁定能量的相干性,即量子贡献,不能提取的工作,我们找到了它的热力学极限。此外,我们还建立了耦合到热浴的任意量子系统的自由能与各向异性之间的一般关系,揭示了后者确实是关于功提取的最终热力学界限,并表明各向异性可以被解释为有限尺寸热浴的自由能的推广.
2020-08-12 quant-ph