論文の概要: Magnetic Dipolar Quantum Battery with Spin-Orbit Coupling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.05000v1
• Date: Sun, 8 Sep 2024 07:12:18 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-09-10 19:40:09.934133
• Title: Magnetic Dipolar Quantum Battery with Spin-Orbit Coupling
• Title（参考訳）: スピン軌道結合型磁気双極子電池
• Authors: Asad Ali, Samira Elghaayda, Saif Al-Kuwari, M. I. Hussain, M. T. Rahim, Hashir Kuniyil, Tim Byrnes, James Q. Quach, Mostafa Mansour, Saeed Haddadi,
• Abstract要約: 本稿では,ゼーマン分裂,DM相互作用,KSEA交換相互作用に影響される磁気双極子系について検討する。 我々は、コヒーレンス、量子不協和、コンカレンスなどの量子資源に対する劣化ノイズと熱平衡の影響を分析する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5055815271772576
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We investigate a magnetic dipolar system influenced by Zeeman splitting, DM interaction, and KSEA exchange interaction, with an initial focus on quantum resource dynamics and a final application in modeling a quantum battery (QB). We analyze the effects of dephasing noise and thermal equilibrium on quantum resources, such as the $l_1$-norm of coherence, quantum discord, and concurrence, by solving the Lindblad master equation and evaluating the Gibbs state. Our findings indicate that increased Zeeman splitting diminishes quantum resources under dephasing and thermal equilibrium conditions. However, when we use the Hamiltonian of this system to realize our QB, Zeeman splitting boosts performance metrics such as ergotropy, instantaneous power, capacity, and quantum coherence during cyclic charging. We observe that the axial parameter improves QB performance, with coherence reaching a saturation point, beyond which ergotropy continues to rise, introducing the concept of incoherent ergotropy and highlighting the need to understand its true origin. Both KSEA interaction and the rhombic parameter consistently enhance quantum resources across the dephasing and thermal equilibrium regimes, and thus improve QB performance. The DM interaction improves QB metrics and shields quantum resources against temperature variations in the Gibbs state but remains insensitive during dephasing dynamics. Our work uncovers complex trends, including ergotropy enhancement without quantum coherence, the preferential role of QB capacity over quantum coherence, and the phenomenon of no-work extraction despite the presence of quantum coherence. These findings facilitate a robust foundation for future research on magnetic dipolar QBs, emphasizing non-unitary charging processes, environmental effects, and practical implementations. We show that the NMR platform could be a promising testbed for simulating such QBs.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,ゼーマン分割,DM相互作用,KSEA交換相互作用に影響された磁気双極子系について検討する。 我々は、リンドブラッドマスター方程式の解法とギブズ状態の評価により、コヒーレンス、量子不協和、収束の$l_1$-normのような量子資源に対する劣化ノイズと熱平衡の影響を分析する。 ゼエマン分裂の増大は, 脱落条件および熱平衡条件下での量子資源の減少を示唆する。 しかし、このシステムのハミルトニアンを用いてQBを実現すると、ゼーマン分割は巡回充電時のエルゴトロピー、瞬時パワー、キャパシティ、量子コヒーレンスといったパフォーマンス指標を増大させる。 我々は,この軸方向パラメータは,不整合性エルゴトロピーの概念を導入し,その真の起源を理解する必要性を強調するとともに,不整合性エルゴトロピーが増大し続けるような飽和点に達することで,QB性能を向上させることを観察した。 KSEA相互作用とロンボリックパラメータの両方は、排他的および熱平衡状態にわたる量子資源を一貫して強化し、QB性能を向上させる。 DM相互作用はQBメトリクスを改善し、ギブス状態の温度変化に対して量子資源を遮蔽するが、強調するダイナミクスの間は無関心である。 我々の研究は、量子コヒーレンスを伴わないエルゴトロピーの強化、量子コヒーレンスよりもQBキャパシティの優先的な役割、量子コヒーレンスが存在するにもかかわらず、非作業抽出の現象など、複雑な傾向を明らかにする。 これらの知見は将来の磁気双極子QBの研究の基盤となり、非単体充電プロセス、環境効果、実践的実装を強調している。 NMRプラットフォームはこのようなQBをシミュレーションするための有望なテストベッドになり得ることを示す。

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