論文の概要: Driven-dissipative quantum battery with nonequilibrium reservoirs

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.08775v2
• Date: Fri, 06 Jun 2025 08:49:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-10 16:33:08.050945
• Title: Driven-dissipative quantum battery with nonequilibrium reservoirs
• Title（参考訳）: 非平衡貯水池を用いた駆動散逸型量子電池
• Authors: Zhihai Wang, Hongwei Yu, Jin Wang,
• Abstract要約: 外部駆動と消散の両方の下で量子電池システムについて検討する。 非平衡のシナリオでは、補償機構によって量子電池の充電効率と電力の両方を最適化することができる。 本研究は,量子デバイスの性能を常に向上させるという一般的な仮定に挑戦する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.707457797211807
• License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
• Abstract: We investigate a quantum battery system under both external driving and dissipation. The system consists of a coupled two-level charger and battery immersed in nonequilibrium fermionic reservoirs. By considering the changes in the energy spectrum induced by external driving and charger-battery coupling in a non-perturbative manner, we go beyond the secular approximation to derive the Redfield master equation. In the nonequilibrium scenario, both charging efficiency and power of the quantum battery can be optimized through a compensation mechanism. When the charger and battery are off-resonance, a significant chemical potential difference between the reservoirs, which characterizes the degree of nonequilibrium, plays a crucial role. Specifically, the charger's frequency should be higher (lower) than that of the battery when the average chemical potential is negative (positive) to achieve enhanced charging efficiency and power under strong nonequilibrium conditions. Remarkably, the efficiency in the nonequilibrium case can surpass that in the equilibrium setup. Moreover, we find no positive correlation between entanglement and efficiency, challenging the prevailing assumption that entanglement necessarily enhances the performance of quantum devices. Our results provide insights into the design and optimization of quantum batteries in nonequilibrium open systems.
• Abstract（参考訳）: 外部駆動と消散の両方の下で量子電池システムについて検討する。 このシステムは、非平衡フェルミオン貯水池に浸漬された2レベル充電器とバッテリを組み合わせたものである。 外部駆動とチャージャー・バッテリカップリングによって誘導されるエネルギースペクトルの変化を非摂動的に考慮し、レドフィールド・マスター方程式を導出するための世俗的な近似を超えた。 非平衡のシナリオでは、補償機構によって量子電池の充電効率と電力の両方を最適化することができる。 充電器とバッテリが非共鳴である場合、非平衡の度合いを特徴付ける貯水池間の有意な化学的ポテンシャル差が重要な役割を果たす。 具体的には、強い非平衡条件下での充電効率と電力向上を達成するために、平均的な化学ポテンシャルが負の(正の)場合、充電器の周波数は電池の周波数よりも高い(低い)。 注目すべきは、非平衡の場合の効率が平衡設定の効率を超えうることである。 さらに、絡み合いと効率の正の相関は見つからず、絡み合いが必ず量子デバイスの性能を高めるという一般的な仮定に挑戦する。 非平衡開系における量子電池の設計と最適化に関する知見を提供する。

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