論文の概要: Lower and upper bounds of quantum battery power in multiple central spin
systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.07828v1
- Date: Sun, 14 Mar 2021 02:38:02 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-08 04:34:52.039646
- Title: Lower and upper bounds of quantum battery power in multiple central spin
systems
- Title（参考訳）: 複数の中心スピン系における量子バッテリパワーの下限と上限
- Authors: Li Peng, Wen-Bin He, Stefano Chesi, Hai-Qing Lin, Xi-Wen Guan
- Abstract要約: 複数の中心スピンと入浴スピンからなる量子電池システムにおけるエネルギー伝達過程について検討した。
単一中心スピンバッテリの場合、任意の数のバススピンでエネルギー移動と充電の時間進化を解析的に導出する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.8240204213951343
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We study the energy transfer process in quantum battery systems consisting of
multiple central spins and bath spins. Here with "quantum battery" we refer to
the central spins, whereas the bath serves as the "charger". For the single
central-spin battery, we analytically derive the time evolutions of the energy
transfer and the charging power with arbitrary number of bath spins. For the
case of multiple central spins in the battery, we find the scaling-law relation
between the maximum power $P_{max}$ and the number of central spins $N_B$. It
approximately satisfies a scaling law relation $P_{max}\propto N_{B}^{\alpha}$,
where scaling exponent $\alpha$ varies with the bath spin number $N$ from the
lower bound $\alpha =1/2$ to the upper bound $\alpha =3/2$. The lower and upper
bounds correspond to the limits $N\to 1$ and $N\gg N_B$, respectively. In
thermodynamic limit, by applying the Holstein-Primakoff (H-P) transformation,
we rigorously prove that the upper bound is $P_{max}=0.72 B A \sqrt{N}
N_{B}^{3/2}$, which shows the same advantage in scaling of a recent charging
protocol based on the Tavis-Cummins model. Here $B$ and $A $ are the external
magnetic field and coupling constant between the battery and the charger.
- Abstract（参考訳）: 複数の中心スピンと入浴スピンからなる量子電池システムにおけるエネルギー伝達過程について検討した。
ここでは「量子電池」は中心のスピンを指し、風呂は「充電器」として機能する。
単一中心スピン電池については、任意の数の浴スピンでエネルギー移動とチャージパワーの時間変化を解析的に導出する。
電池内の複数の中心スピンの場合、最大パワー $p_{max}$ と中心スピン $n_b$ の間のスケーリング則の関係を見出す。
スケーリング法則関係$P_{max}\propto N_{B}^{\alpha}$を満たすが、スケーリング指数$\alpha$は、下界$\alpha =1/2$から上界$\alpha =3/2$までバススピン数$N$によって変化する。
下限と上限はそれぞれ$N\to 1$と$N\gg N_B$に対応する。
熱力学的極限において、ホルシュタイン・プリマコフ変換(H-P)を適用することにより、上界が$P_{max}=0.72 B A \sqrt{N} N_{B}^{3/2}$であることが厳密に証明される。
ここで$B$と$A $は外部磁場であり、バッテリーと充電器の間の結合定数である。
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