論文の概要: High-capacity and high-power collective charging with spin chargers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.00687v1
- Date: Thu, 2 Sep 2021 03:20:08 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-16 08:42:16.588417
- Title: High-capacity and high-power collective charging with spin chargers
- Title（参考訳）: スピンチャージャーを用いた高容量・高出力集団充電
- Authors: Yong Huangfu and Jun Jing
- Abstract要約: 量子電池は、マイクロデバイスやナノデバイスとして機能し、量子レベルでエネルギーを蓄え、再分配する。
本稿では,一般的なハイゼンベルクXY相互作用を通じて,電池セルを有限個のスピンで充電するスピンチャージャープロトコルを提案する。
等方的相互作用の下では、スピンチャージャープロトコルは最大貯蔵エネルギーの点で高い容量で与えられる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum battery works as a micro- or nano-device to store and redistribute
energy at the quantum level. Here we propose a spin-charger protocol, in which
the battery cells are charged by a finite number of spins through a general
Heisenberg XY interaction. Under the isotropic interaction, the spin-charger
protocol is endowed with a higher capacity in terms of the maximum stored
energy than the conventional protocols, where the battery is charged by a
continuous-variable system, e.g., a cavity mode. By tuning the charger size, a
trade-off between the maximum stored energy and the average charging power is
found in comparison to the cavity-charger protocol in the Tavis-Cummings model.
Quantum advantage of our protocol is manifested by the scaling behavior of the
optimal average power with respect to the battery size, in comparing the
collective charging scheme to its parallel counterpart. We also discuss the
detrimental effect on the charging performance from the anisotropic interaction
between the battery and the charger, the non-ideal initial states for both of
them, and the crosstalk among the charger spins. A strong charger-charger
interaction can be used to decouple the battery and the charger. Our findings
about the advantages of the spin-charger protocol over the conventional
cavity-charger protocols, including the high capacity of energy storage and the
superior power-law in the collective charging, provide an insight to exploit an
efficient quantum battery based on the spin-spin-environment model.
- Abstract（参考訳）: 量子バッテリはマイクロデバイスやナノデバイスとして動作し、量子レベルでエネルギーを貯蔵し再分配する。
本稿では、一般的なハイゼンベルクXY相互作用を通じて、電池セルを有限個のスピンで充電するスピンチャージャープロトコルを提案する。
等方的相互作用の下では、スピンチャージャープロトコルは、キャビティモードなどの連続可変系によって電池が充電される従来のプロトコルよりも最大貯蔵エネルギーの点で高い容量で供給される。
帯電器のサイズをチューニングすることにより、tavis-cummingsモデルにおけるキャビティ-チャージャープロトコルと比較して、最大蓄電エネルギーと平均充電電力とのトレードオフが認められる。
このプロトコルの量子的な利点は、バッテリサイズに対する最適な平均電力のスケーリング挙動によって現れ、集団充電方式と並列充電方式を比較している。
また,バッテリと充電器の異方性相互作用による充電性能への影響,両者の非理想的初期状態,充電器スピン間のクロストークについて検討した。
強力な充電器と充電器の相互作用は、バッテリーと充電器の分離に使用できる。
我々は,従来のキャビティ・チャージャープロトコルに対するスピンチャージャープロトコルの利点,例えば,高容量のエネルギー貯蔵と集団充電における優れたパワーローについて,スピンスピン・スピン環境モデルに基づく効率的な量子電池を利用するための洞察を与える。
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