論文の概要: Cyclic solid-state quantum battery: Thermodynamic characterization and quantum hardware simulation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.07157v1
• Date: Tue, 9 Jul 2024 18:00:10 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-11 20:39:53.096997
• Title: Cyclic solid-state quantum battery: Thermodynamic characterization and quantum hardware simulation
• Title（参考訳）: 循環型固体量子電池:熱力学特性と量子ハードウェアシミュレーション
• Authors: Luca Razzoli, Giulia Gemme, Ilia Khomchenko, Maura Sassetti, Henni Ouerdane, Dario Ferraro, Giuliano Benenti,
• Abstract要約: 熱浴に弱結合した相互作用型バイパルタイト系に基づく循環型量子電池モデルを提案する。 位相コヒーレンスを利用して、有限エルゴトロピーを提供しながら、50%以上の効率で作業体制に到達できることを示す。 循環型量子電池は超伝導量子ハードウェアで実現可能である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We introduce a cyclic quantum battery model, based on an interacting bipartite system, weakly coupled to a thermal bath. The working cycle of the battery consists of four strokes: system thermalization, disconnection of subsystems, ergotropy extraction, and reconnection. The thermal bath acts as a charger in the thermalization stroke, while ergotropy extraction is possible because the ensuing thermal state is no longer passive after the disconnection stroke. Focusing on the case of two interacting qubits, we show that phase coherence, in the presence of non-trivial correlations between the qubits, can be exploited to reach working regimes with efficiency higher than 50% while providing finite ergotropy. Our protocol is illustrated through a simple and feasible circuit model of a cyclic superconducting quantum battery. Furthermore, we simulate the considered cycle on superconducting IBM quantum machines. The good agreement between the theoretical and simulated results strongly suggests that our scheme for cyclic quantum batteries can be successfully realized in superconducting quantum hardware.
• Abstract（参考訳）: 熱浴に弱結合した相互作用型バイパルタイト系に基づく循環型量子電池モデルを提案する。 電池の動作サイクルは、システム熱化、サブシステムの切断、エルゴトロピー抽出、再接続の4つのストロークから構成される。 熱浴は熱化ストロークのチャージャーとして機能し、その後の熱状態が切断ストロークの後に受動的になくなるため、エルゴトロピー抽出が可能となる。 相互作用する2つの量子ビットの場合に着目し、位相コヒーレンス(相コヒーレンス)は、量子ビット間の非自明な相関の存在下で、有限エルゴトロピーを提供しながら50%以上の効率で作業状態に到達することができることを示す。 本プロトコルは,循環型超伝導量子電池の簡易かつ実現可能な回路モデルを用いて提案する。 さらに,超伝導IBM量子マシン上での考察サイクルをシミュレートする。 理論とシミュレーション結果の良好な一致は, 超伝導量子ハードウェアにおいて, 循環型量子電池のスキームをうまく実現できることを強く示唆している。

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