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

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.05000v2
• Date: Mon, 27 Oct 2025 08:06:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-28 17:41:21.299621
• 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,ジアロシンスキー-モリヤ相互作用,カプラン-シェヒトマン-エンチン-ヴルマン-アハロニ(KSEA)交換相互作用に影響を及ぼす磁気双極子系について検討する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7707309503191082
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We investigate a magnetic dipolar system influenced by the $z$-component of Zeeman splitting, Dzyaloshinsky--Moriya (DM) interaction, and Kaplan--Shekhtman--Entin-Wohlman--Aharony (KSEA) exchange interaction, with emphasis on the role of quantum resources in both closed and open settings. By analyzing the Gibbs thermal state and solving the Lindblad master equation, we study the behavior of quantum coherence, discord, and entanglement under thermal equilibrium and dephasing noise. After exploring these resources, we apply the model to a closed quantum battery (QB). Our results show that while Zeeman splitting degrades quantum resources in noisy and thermal regimes, it enhances QB performance by improving ergotropy, anti-ergotropy, storage capacity, and coherence during cyclic charging. The axial parameter further amplifies performance, leading to coherence saturation and persistent ergotropy growth, in line with the notion of incoherent ergotropy. KSEA interaction and the rhombic term consistently preserve coherence and entanglement under noise, thereby strengthening QB functionality. DM interaction mitigates thermal degradation of resources in the Gibbs state and improves performance, though its effect is limited under Pauli-$X$ dephasing. We reveal diverse behaviors, including increased ergotropy without coherence and the coexistence of coherence with zero extractable work. Finally, we propose Nuclear Magnetic Resonance (NMR) as a feasible platform for experimental implementation.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,ゼーマン分割,ジアロシンスキー-モリヤ相互作用,カプラン-シェヒトマン-エンチン-ヴルマン-アハロニ(KSEA)交換相互作用,およびクローズド・オープン・セッティングにおける量子資源の役割に着目した磁気双極子系について検討する。 ギブスの熱状態の解析とリンドブラッド・マスター方程式の解法により、熱平衡および劣化雑音下での量子コヒーレンス、不協和、絡み合いの挙動を研究する。 これらの資源を探索した後、そのモデルをクローズド量子電池(QB)に適用する。 以上の結果から,Zeemanはノイズや温度条件で量子資源を分解するが,エルゴトロピー,反エルゴトロピー,貯蔵容量,サイクリック充電時のコヒーレンスを改善してQB性能を向上させることが示唆された。 軸方向のパラメータはさらに性能を増幅し、コヒーレンス飽和と永続性エルゴトロピー成長を非コヒーレントエルゴトロピーの概念に従って導く。 KSEA相互作用とロンボリック項は一貫してノイズ下でのコヒーレンスと絡み合いを保ち、QB機能を強化する。 DM相互作用はギブス状態の資源の熱劣化を緩和し、性能を向上させるが、その効果はパウリ=X$デファス化の下で制限される。 我々は,コヒーレンスを伴わないエルゴトロピーの増加や,無抽出作業によるコヒーレンスの存在など,多様な行動を明らかにする。 最後に,実験実装のための実現可能なプラットフォームとして核磁気共鳴(NMR)を提案する。

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