論文の概要: Quantum Battery with Ultracold Atoms: Bosons vs. Fermions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.06816v2
• Date: Thu, 15 Sep 2022 11:15:17 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-15 03:04:47.081228
• Title: Quantum Battery with Ultracold Atoms: Bosons vs. Fermions
• Title（参考訳）: 超低温原子を持つ量子電池:ボソン対フェルミオン
• Authors: Tanoy Kanti Konar, Leela Ganesh Chandra Lakkaraju, Srijon Ghosh, Aditi Sen De
• Abstract要約: 我々は超低温原子配置でボソンまたはフェルミオンからなる量子電池を設計する。 ボソンとフェルミオンの性能を比較し、より効果的に量子電池として機能するかを判断する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We design a quantum battery made up of bosons or fermions in an ultracold-atom setup, described by Fermi-Hubbard and Bose-Hubbard models, respectively. We compare the performance of bosons and fermions to determine which can function as a quantum battery more effectively given a particular on-site interaction and initial state temperature. The performance of a quantum battery is quantified by the maximum energy stored per unit time over the evolution under an on-site charging Hamiltonian. We report that when the initial battery state is in the ground state, fermions outperform bosons in a certain configuration over a large range of on-site interactions which are shown analytically for a smaller number of lattice sites and numerically for a considerable number of sites. Bosons take the lead when the temperature is comparatively high in the initial state for a longer range of on-site interaction. We study a number of up and down fermions as well as the number of bosons per site to find the optimal filling factor for maximizing the average power of the battery. We also introduce disorder in both on-site and hopping parameters and demonstrate that the maximum average power is robust against impurities. Moreover, we identify a range of tuning parameters in the fermionic and bosonic systems where the disorder-enhanced power is observed.
• Abstract（参考訳）: 我々は、Fermi-HubbardモデルとBose-Hubbardモデルによって記述された超低温原子セットアップで、ボソンまたはフェルミオンからなる量子電池を設計する。 我々は、特定のオンサイト相互作用と初期状態温度を考慮し、量子電池として機能するボソンとフェルミオンの性能を比較した。 量子バッテリの性能は、オンサイト充電ハミルトニアンの下で進化する過程で単位時間当たりの最大エネルギーによって定量される。 本報告では,初期バッテリ状態が基底状態である場合,少量の格子サイトに対して解析的に,相当数のサイトに対して数値的に示される多数のオンサイト相互作用において,ファーミオンが特定の構成のボソンよりも優れることを示す。 ボーソンは、初期状態で温度が比較的高い場合、現場でのより長い相互作用のためにリードを取る。 電池の平均電力を最大化するための最適充填率を求めるため,サイト毎のボソン数や上下のフェルミ粒子数を調査した。 また、オンサイトおよびホッピングパラメータの両方に障害を導入し、最大平均電力が不純物に対して堅牢であることを示す。 さらに, フェミオン系およびボゾン系において, 乱れの強いパワーが観測される範囲のチューニングパラメータを同定する。

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