Topological Quantum Batteries

量子 拓扑(电路) 物理 理论物理学 量子力学 数学 组合数学
作者
Zhi-Guang Lu,Guoqing Tian,Xin‐You Lü,Cheng Shang
出处
期刊:Physical Review Letters [American Physical Society]
卷期号:134 (18): 180401-180401 被引量:62
标识
DOI:10.1103/physrevlett.134.180401
摘要

We propose an innovative design for quantum batteries (QBs) that involves coupling two-level systems to a topological photonic waveguide. Employing the resolvent method, we analytically explore the thermodynamic performance of QBs. First, we demonstrate that in the long-time limit, only bound states significantly contribute to the stored energy of QBs. We observe that near-perfect energy transfer can occur in the topologically nontrivial phase. Moreover, the maximum stored energy exhibits singular behavior at the phase boundaries, where the number of bound states undergoes a transition. Second, when a quantum charger and a quantum battery are coupled at the same sublattice within a unit cell, the ergotropy becomes immune to dissipation at that location, facilitated by a dark state and a topologically robust dressed bound state. Third, we show that as dissipation intensifies along with the emergence of the quantum Zeno effect, the charging power of QBs experiences a temporary boost. Our findings offer valuable guidance for improving quantum battery performance in realistic conditions through structured reservoir engineering.
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