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令人吃惊的是,可以从量子系统中获得的能量并不由系统的能量决定。这一违反直觉事实的物理来源是,开尔文和普朗克提出的热力学第二定律禁止从热平衡态循环提取功 [4]。因此,热状态通常被称为被动 [5]。因此,在循环(幺正)过程中可以提取的最大功由其平均能量的“非被动”部分决定。这个量定义为状态平均能量与相应被动状态之间的差,被命名为 ergotropy(来自“ergo”表示功和“trope”表示变换),类似于熵这个词 [6]。在没有相干性的系统中,非相干性 ergotropy 仅取决于能级的布居分布。然而,在能级之间存在相干性的情况下,出现了一种新的非经典贡献,即相干性 ergotropy [7]。值得注意的是,它是非负的,表明一致性可以增强系统的工作生产能力。

量子相干性促进量子工作

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