論文の概要: System-bath correlations and finite-time operation enhance the
efficiency of a dissipative quantum battery
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.08573v1
- Date: Wed, 13 Mar 2024 14:29:09 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-14 14:11:10.573263
- Title: System-bath correlations and finite-time operation enhance the
efficiency of a dissipative quantum battery
- Title（参考訳）: システムバス相関と有限時間操作の強化
消散性量子電池の効率
- Authors: Daniel Feli\'u and Felipe Barra
- Abstract要約: 熱浴に強く結合した量子電池の効率について検討した。
第1のシナリオでは、放電した電池は接続時の浴槽と無関係であると仮定する。
第2のシナリオでは、放電された電池は浴槽と相関し、最適効率は瞬時に切断される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: The reduced state of a small system strongly coupled to a thermal bath may be
athermal and used as a small battery once disconnected. If the disconnecting
process is too slow, the coupling between the battery and the bath weakens, and
at some point, the battery will be in a thermal state that can not be used as a
battery. Thus, the unitarily extractable energy (a.k.a ergotropy) decreases
with the disconnection time. The work required to disconnect the battery also
depends on the disconnection time. We study the efficiency of this battery,
defined as the ratio between the ergotropy to the work cost of disconnecting
and connecting the battery back to the bath to close the cycle, as a function
of the disconnecting time in the Caldeira-Leggett model of a quantum battery.
We consider two scenarios. In the first scenario, we assume that the discharged
battery is uncorrelated to the bath at the connecting time and find that the
efficiency peaks at an optimal disconnecting time. In the second scenario, the
discharged battery is correlated to the bath, and find that the optimal
efficiency corresponds to an instantaneous disconnection. On top of these
results, we analyze various thermodynamic quantities for these Caldeira-Leggett
quantum batteries that allow us to express the first and second laws of
thermodynamics in the mentioned cycles in simple form despite the system-bath
initial correlations and strong coupling regime of the working device.
- Abstract（参考訳）: 熱浴に強く結合した小さな系の還元状態は熱水性であり、一度切断された小さな電池として用いられることがある。
切断プロセスが遅すぎると、電池と浴槽の結合が弱まり、ある時点で電池が電池として使用できない熱状態になる。
したがって、単体抽出可能なエネルギー(エルゴトロピー)は切断時間とともに減少する。
バッテリーを切断するのに要する作業も切断時間に依存する。
量子電池のカルデイラ・レゲットモデルにおける切断時間の関数として, エルゴトロピーと作業コストとの比として定義されるこの電池の効率について検討した。
2つのシナリオを考えます。
第1のシナリオでは、放電した電池は接続時の浴槽とは無関係であると仮定し、最適切断時間で効率がピークに達すると仮定する。
第2のシナリオでは、放電された電池は浴槽と相関し、最適効率は瞬時に切断される。
これらの結果に基づいて,これらのカルデイラ・レゲット量子電池の様々な熱力学量を分析し,作業装置の初期相関と強い結合構造にもかかわらず,上記のサイクルにおける熱力学の第一法則と第二法則を簡単な形で表現することができる。
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