論文の概要: Quantum batteries at the verge of a phase transition
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.10600v1
- Date: Wed, 20 Oct 2021 14:49:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-11 00:02:36.364442
- Title: Quantum batteries at the verge of a phase transition
- Title（参考訳）: 相転移寸前における量子電池
- Authors: Felipe Barra, Karen V. Hovhannisyan, Alberto Imparato
- Abstract要約: 蓄電段階において, 熱平衡状態, あるいは基底状態にあるサイクリックバッテリチャージャー量子デバイスについて検討する。
抽出されたエネルギーと熱力学的効率の主な数値は、量子相転移点に近いサイクルを演算することによって向上することができる。
- 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: Starting from the observation that the reduced state of a system strongly
coupled to a bath is, in general, an athermal state, we introduce and study a
cyclic battery-charger quantum device that is in thermal equilibrium, or in a
ground state, during the charge storing stage. The cycle has four stages: the
equilibrium storage stage is interrupted by disconnecting the battery from the
charger, then work is extracted from the battery, and then the battery is
reconnected with the charger; finally, the system is brought back to
equilibrium. At no point during the cycle are the battery-charger correlations
artificially erased. We study the case where the battery and charger together
comprise a spin-1/2 Ising chain, and show that the main figures of merit - the
extracted energy and the thermodynamic efficiency - can be enhanced by
operating the cycle close to the quantum phase transition point. When the
battery is just a single spin, we find that the output work and efficiency show
a scaling behavior at criticality and derive the corresponding critical
exponents. Due to always present correlations between the battery and the
charger, operations that are equivalent from the perspective of the battery can
entail different energetic costs for switching the battery-charger coupling.
This happens only when the coupling term does not commute with the battery's
bare Hamiltonian, and we use this purely quantum leverage to further optimize
the performance of the device.
- Abstract（参考訳）: 浴槽に強く結合した系の還元状態が、一般に熱水状態であることから、電荷蓄積段階において熱平衡状態または基底状態にある循環電池チャージャー量子デバイスを導入し、研究する。
サイクルには4つの段階がある: 平衡保存ステージは、充電器からバッテリーを切断して中断され、電池から作業が抽出され、電池は充電器と再接続され、最後にシステムは平衡状態に戻る。
サイクルの間、バッテリーと充電器の相関は人工的に消去される。
本研究では, 電池と充電器が共にスピン1/2イジングチェーンを構成する場合について検討し, 量子相転移点に近いサイクルを動作させることで, 主特性である抽出エネルギーと熱力学的効率を向上できることを示す。
電池がただ一つのスピンである場合、出力の作業と効率は臨界度でスケーリングの挙動を示し、対応する臨界指数を導出する。
常にバッテリと充電器の間に相関関係があるため、バッテリの観点から同等の操作は、バッテリと充電器の結合を切り替える際のエネルギーコストが異なる。
これは、結合項がバッテリの素ハミルトニアンと通勤しない場合にのみ起こり、この純粋に量子レバレッジを使用してデバイスの性能をさらに最適化する。
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