論文の概要: Nonlinearity-assisted advantage for charger-supported open quantum batteries
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.00618v1
- Date: Tue, 1 Oct 2024 12:04:19 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-11-05 04:47:16.874045
- Title: Nonlinearity-assisted advantage for charger-supported open quantum batteries
- Title（参考訳）: 充電器支持型オープン量子電池の非線形性支援効果
- Authors: Aparajita Bhattacharyya, Pratha Dongre, Ujjwal Sen,
- Abstract要約: エネルギー貯蔵およびエネルギー抽出の観点から量子電池の性能を解析する。
本稿では,電池と充電器の結合における非線形性と,非調和振動子を含む充電器自体の2種類の非線形性について考察する。
- 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 analyze the performance of a quantum battery in terms of energy storage and energy extraction, assisted by nonlinearities in a charger-battery system utilizing an open-system approach. In particular, we consider two types of nonlinearities in the system, viz. nonlinearity in the coupling between battery and charger, and the charger itself comprising an anharmonic oscillator. In both these scenarios, the charger is connected to an environment, and is driven by an external laser source. We derive the Markovian master equation for the dynamics of the combined charger-battery system in presence of the environment. When the charger is non-linearly coupled to a battery, we find an enhancement in the steady state ergotropy over the linearly-coupled case. We further see that the times at which steady state and maximum ergotopies are attained get decreased in presence of non-linear coupling. We also identify instances where no ergotropy is obtained in the linear case, but can be obtained in presence of any non-zero value of nonlinearity. We additionally find a complementarity between the non-linear interaction strength and the coherent-drive strength in the steady-state ergotropy values, i.e. the same ergotropy as that obtained using weak nonlinearity and strong coherent drive can be obtained utilizing an opposite order of their values. In case when the charger is modeled as a multi-level transmon with an inherent anharmonicity, we find an advantage in maximum ergotropy values over the harmonic instance. Unlike the non-linearly coupled batteries, the ones mediated by an anharmonic charger prove to be useful in the transient regime. We also determine values of the coherent drive for which the anharmonic battery is beneficial over the harmonic one at all timescales. Further, we observe a distinct region of the anharmonic strength and coherent drive where ergotropy values reach their maxima.
- Abstract（参考訳）: 本研究では, 量子電池の性能をエネルギー貯蔵とエネルギー抽出の観点から解析し, オープンシステムアプローチを用いた充電器電池システムの非線形性に着目した。
特に,バッテリと充電器の結合における非線形性と,非調和振動子を含む充電器自体の2種類の非線形性を考える。
どちらのシナリオでも、充電器は環境に接続され、外部レーザー源によって駆動される。
環境下での充電器・電池複合系の力学に対するマルコフのマスター方程式を導出する。
充電器がバッテリに非線形に結合すると、線形結合されたケースに対して定常状態エルゴトロピーが増大する。
さらに, 定常状態と最大エルゴトピーが到達した時刻は, 非線形カップリングの存在下で減少することが確認された。
また、線形の場合ではエルゴトロピーが得られないが、非線形性の非ゼロ値が存在する場合にも得られる。
さらに、非線形相互作用強度と定常エルゴトロピー値におけるコヒーレントドライブ強度の相補性、すなわち、弱い非線形性と強いコヒーレントドライブを用いて得られるのと同じエルゴトロピーを、それらの値の反対の順序で得ることができる。
チャージャーが固有アンハーモニック性を持つ多層トランスモンとしてモデル化された場合、ハーモニックなインスタンスに対して最大エルゴトロピー値の利点を見出す。
非線形結合電池とは異なり、非調和充電器によって駆動される電池は過渡的な状態において有用であることが証明されている。
また、無調波電池がすべての時間スケールでハーモニック駆動よりも有益であるコヒーレント駆動の値も決定する。
さらに,エルゴトロピー値が最大値に達する不調和強度とコヒーレント駆動の異なる領域を観察する。
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