量子糾纏是量子電池必不可少的量子資源

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中心自旋量子電池圖（受訪者供圖）

2022年諾貝爾物理學獎讓“量子糾纏”再次引發全世界關注。近日，中科院精密測量院科研團隊與西北大學研究人員合作，首次證明了量子相干或量子糾纏在量子電池產生可提取功的過程中是必不可少的量子資源。相關研究成果近日發表在《物理評論快報》上。

關于量子電池的研究是近些年來頗受關注的量子科技問題，其中的關鍵問題之一就是研究量子關聯對于可提取功的影響。在量子電池充電動力學過程中存在的不同類型的可提取功又為理論分析帶來進一步的困難。如何理解糾纏和相干對于量子電池可提取功的影響是一個重要的研究難題。

近年來，中科院精密測量院研究員管習文帶領學生史海龍、萬青昆深入研究，在量子度量學方面取得一系列研究成果。該團隊與西北大學合作者首次證明了量子相干或量子糾纏在量子電池產生可提取功的過程中是必不可少的量子資源，并將可提取功分為相干可提取功和非相干可提取功兩部分，證明了當量子電池充電動力學結束時，相干性有助于提高相干功，但是相干和糾纏又抑制了非相干功的產生，這些結論與模型無關。

該論文第一作者史海龍接受《中國科學報》采訪時表示，量子糾纏并非無法琢磨，而是客觀存在的，研究團隊可通過中心自旋量子電池、Tavis-Cummings 量子電池和XXZ自旋鏈量子電池進一步展示量子糾纏、量子相干與電池可提取功之間的準確的聯系。管習文表示，此次研究為后續實驗和理論研究提供了有意義的參考，但目前還處于理論研究層面，離實際應用還有很遙遠的距離——不過這并不妨礙這項量子力學基礎研究的重要意義。