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量子电池是指利用基于量子相干性和量子关联等非经典效应实现能量存储的量子系统或量子装置。它的特征性能具有优于经典电池的量子优势,对于发展未来新的能量转化和存储技术具有重要科学意义和潜在应用价值。本文基于掺杂BEC系统提出了可实现静态充电和动态充电的冷原子量子电池模型,研究了冷原子量子电池模型的量子充电过程,获得了一系列具有创新性的研究结果。本文获得的主要研究结果如下:1、基于掺杂BEC系统提出了可实现静态充电的冷原子量子电池模型。在这类冷原子量子电池模型中,两能级的杂质原子作为量子电池存储能量的基本单元,BEC作为杂质原子的载体,通过外加静态或动态磁场对杂质的相互作用实现对量子电池的充电过程。在量子充电过程中,外加磁场的能量转化为杂质原子的激发能量从而实现电池存储的能量。2、对于静态充电的冷原子量子电池模型,研究了当BEC和杂质原子都没有初始量子相干性的量子充电过程,获得了量子电池的容量和平均功率的解析表达式。发现电池的容量的上限值正比于杂质原子的数目和外加磁场的强度,量子电池的平均功率与杂质原子数成正比,增加BEC的初态原子数和/或增大外加磁场的强度可以提高量子电池的平均功率。表明通过操控杂质与BEC之间的相互作用可以达到冷原子电池饱和充电状态,从而实现电池的完全充电。3、对于静态充电的冷原子量子电池模型,研究了初态具有量子相干性的量子充电过程。具体针对只有杂质具有初始量子相干性、BEC具有初始量子相干性和杂质-BEC初态为纠缠态三种情况,获得了三种情况下量子电池的容量的解析表达式。发现BEC的初态没有量子相干性的情况对于提高电池的容量有利,利用BEC与杂质原子的初态纠缠也可以提高电池的容量,而BEC的初始量子相干性不仅不能提高电池容量还会降低电池的容量。4、把静态冷原子量子电池模型推广至动态充电的冷原子量子电池模型,获得了动态充电的冷原子量子电池模型的解析解。获得了量子电池存储能量、电池的容量和平均功率的解析表达式,发现动态的冷原子量子电池相对于静态的冷原子量子电池更具有量子优势。动态的冷原子量子电池具有更大的存储能量、更大的电池容量和更大的平均功率。表明动态的冷原子量子电池可以达到饱和充电状态。