論文の概要: Coherence-powered work exchanges between a solid-state qubit and light
fields
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.01109v2
- Date: Fri, 8 Apr 2022 08:30:49 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-27 01:04:23.022995
- Title: Coherence-powered work exchanges between a solid-state qubit and light
fields
- Title（参考訳）: 固体量子ビットと光電場間のコヒーレンス駆動ワーク交換
- Authors: I. Maillette de Buy Wenniger, S. E. Thomas, M. Maffei, S. C. Wein, M.
Pont, A. Harouri, A. Lema\^itre, I. Sagnes, N. Somaschi, A. Auff\`eves, P.
Senellart
- Abstract要約: 量子熱力学の鍵となる問題は、量子コヒーレンスに基づく新興技術のエネルギー管理において重要である。
電磁界のモードの貯留層に固体量子ビットが自発的に放出されるときの挙動を実験的に検討した。
第2のステップでは、ホモダイン型測定を用いて、電池の放電とそのエネルギーを古典的、すなわちレーザー場へ伝達する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: How does quantum coherence impact energy exchanges between quantum systems?
This key question of quantum thermodynamics is also of prime importance for the
energy management of emerging technologies based on quantum coherence.
Pioneering theoretical frameworks have been proposed to describe the role of
coherence in the energetic exchanges between a qubit and the electromagnetic
field. Here, we experimentally study the work transferred during the
spontaneous emission of a solid-state qubit into a reservoir of modes of the
electromagnetic field, a step that energetically corresponds to the charging of
a quantum battery. We show that the amount of transferred work is proportional
to the initial quantum coherence of the qubit, and is reduced at higher
temperatures. In a second step, we {study the discharge of the battery and its
energy transfer} to a classical, i.e., laser field using homodyne-type
measurements. Our research shows that the amount of energy and work transferred
to the laser field is controlled by the relative classical optical phase
between the two fields, the quantum purity of the charged battery field as
theoretically predicted, as well as long-term fluctuations in the qubit
solid-state environment. Our study lays the groundwork for the energetics of
quantum light generation and optical quantum interferences - two key processes
that are at the core of most light-based quantum technologies.
- Abstract（参考訳）: 量子コヒーレンスは量子システム間のエネルギー交換にどのように影響するか?
量子熱力学のこの重要な問題は、量子コヒーレンスに基づく新興技術のエネルギー管理においても重要である。
量子ビットと電磁界の間のエネルギー交換におけるコヒーレンスの役割を記述するために、先駆的な理論的枠組みが提案されている。
ここでは, 電磁界のモードの貯留層に固体量子ビットが自発的に放出される過程において, 量子バッテリの充電にエネルギー的に対応するステップを実験的に検討する。
転送された作業量は、キュービットの初期量子コヒーレンスに比例し、高温では減少することを示す。
第2のステップでは、電池の放電とそのエネルギー移動を古典的、すなわち、ホモダイン型測定を用いたレーザー場に研究する。
レーザー場に伝達されるエネルギーと仕事の量は、理論的に予測された荷電バッテリ場の量子純度と、量子ビット固体環境における長期変動によって、相対的に古典的な光学位相によって制御されることが示された。
我々の研究は、多くの光ベースの量子技術の核となる2つの重要なプロセスである量子光発生と光量子干渉のエネルギーに関する基礎研究である。
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