論文の概要: Single-atom dissipation and dephasing in Dicke and Tavis-Cummings quantum batteries
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.20475v1
- Date: Mon, 30 Sep 2024 16:35:55 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-10-02 05:36:48.609428
- Title: Single-atom dissipation and dephasing in Dicke and Tavis-Cummings quantum batteries
- Title（参考訳）: Dicke および Tavis-Cummings 量子電池における単原子散逸と劣化
- Authors: Andrea Canzio, Vasco Cavina, Marco Polini, Vittorio Giovannetti,
- Abstract要約: そこで我々はDickeおよびTavis-Cummings量子電池の性能に及ぼす単原子散逸と減圧ノイズの影響について検討した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.4999814847776097
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We study the influence of single-atom dissipation and dephasing noise on the performance of Dicke and Tavis-Cummings quantum batteries, where the electromagnetic field of the cavity hosting the system acts as a charger. For these models a genuine charging process can only occur in the transient regime. Indeed, unless the interaction with the environment is cut off, the asymptotic energy of the battery is solely determined by the environment and does not depend on the initial energy of the electromagnetic field. We numerically estimate the fundamental figures of merit for the model, including the time at which the battery reaches its maximum ergotropy, the average energy, and the energy that needs to be used to switch the battery-charger interaction on and off. Depending on the scaling of the coupling between the battery and the charger, we show that the model can still exhibit a subextensive charging time. However, for the Dicke battery, this effect comes with a higher cost when switching the battery-charger interaction on and off. We also show that as the number of battery constituents increases, both the Dicke and Tavis-Cummings models become asymptotically free, meaning the amount of energy that is not unitarily extractable becomes negligible. We obtain this result numerically and demonstrate analytically that it is a consequence of the symmetry under permutation of the model. Finally, we perform simulations for different values of the detuning, showing that the optimal regime for the Dicke battery is off-resonance, in contrast to what is observed in the Tavis-Cummings case.
- Abstract（参考訳）: 単原子散逸と減圧ノイズがDickeおよびTavis-Cummings量子電池の性能に及ぼす影響について検討した。
これらのモデルでは、真に充電される過程は過渡的な状態に限られる。
実際、環境との相互作用が遮断されない限り、電池の漸近エネルギーは環境によってのみ決定され、電磁場の初期エネルギーに依存しない。
本稿では,電池が最大エルゴトロピーに達する時間,平均エネルギー,電池と充電器の相互作用をオン/オフするために必要なエネルギーなど,モデルの基本的メリットを数値的に推定する。
充電器とバッテリの結合のスケーリングによっては、モデルが依然として過大な充電時間を示すことを示す。
しかし、Dickeのバッテリーの場合、この効果はバッテリーと充電器の相互作用をオン/オフに切り替える際のコストが高くなる。
また、電池成分の数が増加するにつれて、DickeモデルとTavis-Cummingsモデルの両方が漸近的に自由になり、一元的に抽出できないエネルギーの量は無視できることを示す。
この結果は数値的に得られ、モデルの置換の下での対称性の結果であることを解析的に証明する。
最後に,Dickeバッテリの最適状態は,Tavis-Cummingsの場合とは対照的に,デチューニングの異なる値に対するシミュレーションを行った。
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