論文の概要: Nonreciprocal Quantum Batteries

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.05090v1
• Date: Wed, 10 Jan 2024 11:50:03 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-11 14:55:39.712679
• Title: Nonreciprocal Quantum Batteries
• Title（参考訳）: 非相互量子電池
• Authors: Borhan Ahmadi, Pawe{\l} Mazurek, Pawe{\l} Horodecki, Shabir Barzanjeh
• Abstract要約: 充電過程における貯水池工学による非相反性の導入により, エネルギー蓄積が著しく増加した。 局所的な消散にもかかわらず、非相互アプローチはバッテリーエネルギーの4倍の増加を示す。 より広義の文脈では、非相互充電の概念は、センシング、エネルギー捕獲、ストレージ技術に重要な意味を持つ。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Nonreciprocity, arising from the breaking of time-reversal symmetry, has become a fundamental tool in diverse quantum technology applications. It enables directional flow of signals and efficient noise suppression, constituting a key element in the architecture of current quantum information and computing systems. Here we explore its potential in optimizing the charging dynamics of a quantum battery. By introducing nonreciprocity through reservoir engineering during the charging process, we induce a directed energy flow from the quantum charger to the battery, resulting in a substantial increase in energy accumulation. Despite local dissipation, the nonreciprocal approach demonstrates a fourfold increase in battery energy compared to conventional charger-battery systems. We demonstrate that employing a shared reservoir can establish an optimal condition where nonreciprocity enhances charging efficiency and elevates energy storage in the battery. This effect is observed in the stationary limit and remains applicable even in overdamped coupling regimes, eliminating the need for precise temporal control over evolution parameters. Our result can be extended to a chiral network of quantum nodes, serving as a multi-cell quantum battery system to enhance storage capacity. The proposed approach is straightforward to implement using current state-of-the-art quantum circuits, both in photonics and superconducting quantum systems. In a broader context, the concept of nonreciprocal charging has significant implications for sensing, energy capture, and storage technologies or studying quantum thermodynamics.
• Abstract（参考訳）: 時間反転対称性の破れから生じる非相対性は、様々な量子技術応用において基本的な道具となっている。 信号の方向流と効率的なノイズ抑制を可能にし、現在の量子情報と計算システムのアーキテクチャにおける重要な要素を構成する。 ここでは、量子電池の充電ダイナミクスを最適化する可能性を探る。 チャージプロセス中に貯留層工学を通して非相反性を導入することで,量子チャージャーからバッテリへの有向エネルギーの流れを誘導し,エネルギー蓄積量を大幅に増加させる。 局所的な散逸にもかかわらず、非相反的なアプローチは従来のチャージャーバッテリシステムに比べて4倍のバッテリエネルギーの増加を示す。 共有型貯水池を用いることで、非相反性により充電効率が向上し、電池のエネルギー貯蔵量が増大する最適条件が確立できることを実証する。 この効果は定常限界で観測され、過減衰したカップリングレジームでも引き続き適用され、進化パラメータの正確な時間的制御は不要である。 この結果は量子ノードのカイラルネットワークに拡張することができ、ストレージ容量を高めるために多セル量子電池システムとして機能する。 提案手法は、フォトニクスと超伝導量子システムの両方において、現在の最先端量子回路を用いて簡単に実装できる。 広い文脈において、非相反電荷の概念は、センシング、エネルギー捕獲、貯蔵技術、量子熱力学の研究において重要な意味を持つ。

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