中科大新研究：量子相干助力提升量子功，为量子器件发展奠基

【ITBEAR】中国科学技术大学的研究人员在量子热力学领域取得了显著进展。他们基于固态单自旋量子体系，系统地研究了量子系统中的最大可提取功。实验结果显示，提升量子系统的相干性可以有效地提高量子态中的最大可提取功。

▲ 各类功提取操作示意图

该研究由中科大中国科学院微观磁共振重点实验室的杜江峰、荣星等人领导。他们发展了一种新的方法，利用辅助比特来测量最大可提取功，从而避免了复杂的量子态层析技术。这一方法在金刚石氮-空位色心体系上得到了验证，展示了对最大可提取功的高效且精确的测量能力。

实验过程中，研究团队成功分离了相干和非相干的部分，并通过检测一系列量子态的相干最大可提取功，发现相干最大可提取功与量子相干之间呈正比关系。这一发现不仅揭示了量子相干在功提取过程中的重要作用，还深化了我们对量子信息理论与量子热力学之间联系的理解。

此项研究成果已经在《物理评论快报》上以“Experimental investigation of coherent ergotropy in a single spin system”为题发表。该论文的发表引起了国际学术界的广泛关注，德国斯图加特大学的Eric Lutz教授还专门为此撰写了评述文章。

▲ 相干最大可提取功与量子相干关系图

该研究也为未来量子器件的优化与发展提供了重要的理论与实验基础，特别是在提升量子设备的功容量方面具有潜在的应用价值。这一突破性的研究成果标志着我国在量子热力学领域的研究又迈出了坚实的一步。