論文の概要: Scaling of energy and power in a large quantum battery-charger model
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.10190v4
- Date: Fri, 28 Oct 2022 04:45:25 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-30 04:59:53.999359
- Title: Scaling of energy and power in a large quantum battery-charger model
- Title（参考訳）: 大型量子バッテリチャージャーモデルにおけるエネルギーと電力のスケーリング
- Authors: Lei Gao, Chen Cheng, Wen-Bin He, Rubem Mondaini, Xi-Wen Guan and
Hai-Qing Lin
- Abstract要約: 超伝導量子ビットチップ上でのエミュレーションに焦点をあてたマルチキュービット量子バッテリ充電モデルについて検討する。
多様なシステム構成をチェックすることで、システムサイズスケーリングを$E_Brm max$と$P_Brm max$に分類する。
我々の研究は、超伝導量子ビットプラットフォームでエミュレートされた量子電池の実験における期待される機能に関する全体的なガイドを提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.927685242174114
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We investigate a multi-qubit quantum battery-charger model, focusing on its
potential emulation on a superconducting qubit chip. Using a large-spin
representation, we first obtain the analytical form of the energy $E_B(t)$,
power $P_B(t)$ and their maximum values, $E_B^{\rm max}$ and $P_B^{\rm max}$,
of the battery part by means of the antiferromagnetic Holstein-Primakoff
(AFM-HP) transformation within the low-energy approximation. In this case, our
results show that superextensive scaling behavior of $P_B^{\rm max}$ ensues. By
further combining these with the ones obtained via exact diagonalization (ED),
we classify the dynamics of various physical quantities, including the
entanglement between the battery and charger parts for system sizes
encompassing over 10,000 qubits. Finally, by checking a diverse set of system
configurations, including either a fixed battery size with growing number of
charger qubits, or when both parts simultaneously grow, we classify the system
size scalings of $E_B^{\rm max}$ and $P_B^{\rm max}$, relating it with the
entanglement entropy in the system. In agreement with the analytical results,
robust superextensive behavior of $P_B^{\rm max}$ is also observed in this
case. Our work provides an overall guide for expected features in experiments
of quantum batteries emulated in superconducting qubit platforms, in particular
ones that exhibit long-range couplings.
- Abstract（参考訳）: 超伝導量子ビットチップ上でのエミュレーションに焦点をあてたマルチキュービット量子バッテリ充電モデルについて検討する。
大きなスピン表現を用いて、まず、低エネルギー近似における反強磁性ホルスタイン・プリマコフ(afm-hp)変換を用いて、エネルギー $e_b(t)$,パワー $p_b(t)$ と、バッテリ部分の最大値 $e_b^{\rm max}$, $p_b^{\rm max}$ の解析形式を得る。
この場合、この結果は、$P_B^{\rm max}$ ensuesの超過大なスケーリング挙動を示す。
さらに、これらを精密対角化(ed)により得られたものと組み合わせることにより、1万キュービット以上のシステムサイズでバッテリと充電器部品の絡み合いを含む様々な物理量のダイナミクスを分類する。
最後に、充電器のキュービット数が増加する固定バッテリーサイズを含む多様なシステム構成をチェックすることにより、両方の部品が同時に増加する場合、システムサイズスケーリングの$e_b^{\rm max}$と$p_b^{\rm max}$を分類し、システムの絡み合いエントロピーと関連付ける。
また, 解析結果と一致して, $p_b^{\rm max}$ のロバストな超拡張挙動も観察される。
我々の研究は、超伝導量子ビットプラットフォームでエミュレートされた量子電池、特に長距離結合を示すものにおいて、期待される機能に関する全体的なガイドを提供する。
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