論文の概要: Quick charging of a quantum battery with superposed trajecotries
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.09010v1
- Date: Tue, 18 Jul 2023 06:56:49 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-19 16:00:42.158678
- Title: Quick charging of a quantum battery with superposed trajecotries
- Title（参考訳）: 重ね合わせトラジェコットを用いた量子電池の高速充電
- Authors: Po-Rong Lai, Jhen-Dong Lin, Yi-Te Huang, Yueh-Nan Chen
- Abstract要約: トラジェクトリの量子重ね合わせに基づく量子電池の新しい充電プロトコルを提案する。
我々はIBMQとIonQ量子プロセッサの実証実験を行う。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We propose novel charging protocols for quantum batteries based on quantum
superpositions of trajectories. Specifically, we consider that a qubit (the
battery) interacts with multiple cavities or a single cavity at various
positions, where the cavities act as chargers. Further, we introduce a quantum
control prepared in a quantum superposition state, allowing the battery to be
simultaneously charged by multiple cavities or a single cavity with different
entry positions. To assess the battery's performance, we evaluate the maximum
extractable work, referred to as ergotropy. Our main result is that the
proposed protocols can utilize quantum interference effects to speed up the
charging process. For the protocol involving multiple cavities, we observe a
substantial increase in ergotropy as the number of superposed trajectories
increases. In the case of the single-cavity protocol, we show that two
superposed trajectories (entry positions) are sufficient to achieve the upper
limit of the ergotropy throughout the entire charging process. Furthermore, we
propose circuit models for these charging protocols and conduct
proof-of-principle demonstrations on IBMQ and IonQ quantum processors. The
results validate our theoretical predictions, demonstrating a clear enhancement
in ergotropy.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,軌道の量子重ね合わせに基づく量子電池の充電プロトコルを提案する。
具体的には、量子ビット(バッテリ)が複数のキャビティまたは単一のキャビティと様々な位置に相互作用し、キャビティが充電器として作用すると考える。
さらに,量子重ね合わせ状態で作製した量子制御を導入することで,複数のキャビティや入射位置の異なる単一キャビティを同時に充電することができる。
電池の性能を評価するため,エルゴトロピーと呼ばれる最大抽出可能性能の評価を行った。
我々の主な成果は、提案プロトコルが量子干渉効果を利用して充電過程を高速化できることである。
複数のキャビティを含むプロトコルでは、重畳された軌道の数が増加するにつれて、エルゴトロピーが著しく増加するのを観察する。
単一キャビティプロトコルの場合、2つの重畳された軌道(入射位置)が充電過程全体を通してエルゴトロピーの上限を達成するのに十分であることを示す。
さらに、これらの充電プロトコルの回路モデルを提案し、IBMQおよびIonQ量子プロセッサ上で実証実験を行う。
その結果、理論的な予測が検証され、エルゴトロピーの明確な強化が示された。
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