論文の概要: Dissipative dynamics of an open quantum battery in the BTZ spacetime
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.09259v1
- Date: Sat, 14 Sep 2024 02:06:28 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-17 21:38:57.156274
- Title: Dissipative dynamics of an open quantum battery in the BTZ spacetime
- Title（参考訳）: BTZ時空における開量子電池の散逸ダイナミクス
- Authors: Zehua Tian, Xiaobao Liu, Jieci Wang, Jiliang Jing,
- Abstract要約: 量子電池の充電性能は、量子場の真空揺らぎの存在によってどのように影響されるかを考える。
量子場の異なる境界条件は、異なる充電性能をもたらす可能性がある。
本研究は,曲面時空における緩和効果を解明するための一般的な枠組みを提案する。
- 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 consider how charging performances of a quantum battery, modeled as a two-level system, are influenced by the presence of vacuum fluctuations of a quantum field satisfying the Dirichlet, transparent, and Neumann boundary conditions in the BTZ spacetime. The quantum battery is subjected to an external static driving which works as a charger. Meanwhile, the quantum field is assumed to be coupled to both longitudinal and transverse spin components of the quantum battery including decoherence and pure dephasing mechanisms. Charging and discharging dynamics of the quantum battery are derived by extending the previous open quantum system approach in the relativistic framework to this more general scenario including both the driving and multiple coupling. Analytic expressions for the time evolution of the energy stored are presented. We find that when the driving amplitude is stronger/weaker than the energy-level spacing of the quantum battery the pure dephasing dissipative coupling results in better/worse charging performances than the decoherence dissipative coupling case. We also find that higher Hawking temperature helps to improve the charging performance under certain conditions compared with the closed quantum buttery case, implying the feasibility of energy extraction from vacuum fluctuations in curved spacetime via dissipation in charging protocol. Different boundary conditions for quantum field may lead to different charging performance. Furthermore, we also address the charging stability by monitoring the energy behaviour after the charging protocol has been switched off. Our study presents a general framework to investigate relaxation effects in curved spacetime, and reveals how spacetime properties and field boundary condition affect the charging process, which in turn may shed light on the exploration of the spacetime properties and thermodynamics via the charging protocol.
- Abstract（参考訳）: 2レベルシステムとしてモデル化された量子電池の充電性能は、BTZ時空におけるディリクレ、透明、ノイマン境界条件を満たす量子場の真空揺らぎの存在によってどのように影響されるかを考える。
量子電池は、充電器として機能する外部の静的駆動を受ける。
一方、量子場は、デコヒーレンスや純粋なデフォーカス機構を含む量子電池の縦方向と横方向のスピン成分に結合していると仮定される。
量子バッテリの充電と放電のダイナミクスは、相対論的フレームワークにおける以前のオープン量子システムアプローチを、駆動と多重結合の両方を含むこのより一般的なシナリオに拡張することで導かれる。
蓄えられたエネルギーの時間的進化に関する解析式を提示する。
駆動振幅が量子バッテリのエネルギーレベル間隔よりも強い/弱い場合、純粋に消耗する消耗性結合は、消長性消耗性結合の場合よりも、より良い/弱い充電性能をもたらすことが判明した。
また, ホーキング温度の上昇は, 閉量子バターの場合と比較して一定の条件下での帯電性能の向上に寄与し, 帯電プロトコルの消散による曲線時空の真空揺らぎからエネルギーを抽出できることが示唆された。
量子場の異なる境界条件は、異なる充電性能をもたらす可能性がある。
また,充電プロトコルのスイッチオフ後のエネルギー挙動をモニタリングすることで,充電安定性にも対処する。
本研究は, 曲がった時空における緩和効果を解明するための一般的な枠組みを示し, 時空特性と磁場境界条件が帯電過程にどのように影響するかを明らかにし, 帯電プロトコルによる時空特性と熱力学の探索に光を当てる可能性がある。
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