論文の概要: Optimal state for a Tavis-Cummings quantum battery via the Bethe ansatz method

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2107.05248v2
• Date: Thu, 28 Oct 2021 09:24:46 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-22 18:27:38.247120
• Title: Optimal state for a Tavis-Cummings quantum battery via the Bethe ansatz method
• Title（参考訳）: Bethe ansatz法によるTavis-Cummings量子電池の最適状態
• Authors: Wangjun Lu, Jie Chen, Le-Man Kuang, and Xiaoguang Wang
• Abstract要約: 我々は、T-C量子電池の蓄積エネルギーと平均充電電力が、数状態における光電場初期状態の確率分布と密接に関連していることを発見した。 我々は、T-C量子電池の最大蓄積エネルギーと最大平均充電電力が、初期平均光子数に比例していることを発見した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.772651958513186
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: In this paper, we investigate the effect of different optical field initial states on the performance of the Tavis-Cummings (T-C) quantum battery. In solving the dynamical evolution of the system, we found a fast way to solve the Bethe ansatz equation. We find that the stored energy and the average charging power of the T-C quantum battery are closely related to the probability distribution of the optical field initial state in the number states. We define a quantity called the number-state stored energy. With this prescribed quantity, we only need to know the probability distribution of the optical field initial state in the number states to obtain the stored energy and the average charging power of the T-C quantum battery at any time. We propose an equal probability and equal expected value splitting method by which we can obtain two inequalities, and the two inequalities can be reduced to Jensen's inequalities. By this method, we found the optimal initial state of the optical field. We found that the maximum stored energy and the maximum average charging power of the T-C quantum battery are proportional to the initial average photon number, and the quantum battery can be fully charged when the initial average photon number is large enough. We found two phenomena, which can be described by two empirical inequalities. These two phenomena imply the hypersensitivity of the stored energy of the T-C quantum battery to the number-state cavity field. Finally, we discussed the impact of decoherence on battery performance.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,T-C(Tavis-Cummings)量子電池の性能に及ぼす異なる光界初期状態の影響について検討する。 システムの動的進化を解くために、我々はベーテ・アンザッツ方程式を解く高速な方法を発見した。 その結果, t-c 量子バッテリの蓄積エネルギーと平均帯電電力は, 数状態における光電界初期状態の確率分布と密接に関連していることがわかった。 数状態保存エネルギーと呼ばれる量を定義する。 この所定量では、T-C量子電池の蓄電エネルギーと平均充電パワーをいつでも得るために、数状態における光電界初期状態の確率分布のみを知る必要がある。 本研究では, 2 つの不等式が得られ, 2 つの不等式をジェンセンの不等式に還元できる等確率および等しい期待値分割法を提案する。 この方法により,光学場の最適初期状態が得られた。 その結果, t-c量子電池の最大蓄積エネルギーと最大平均充電パワーは初期平均光子数に比例し, 初期平均光子数が十分に大きい場合には量子電池をフル充電できることがわかった。 2つの現象は、2つの経験的不等式によって説明できる。 これら2つの現象は、t-c量子バッテリの蓄積エネルギーを数状態キャビティ場に過敏性を示す。 最後に,電池性能に及ぼす脱コヒーレンスの影響について検討した。

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