論文の概要: Performance of a Superconducting Quantum Battery
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.19247v1
- Date: Thu, 28 Nov 2024 16:35:16 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-02 15:19:48.521177
- Title: Performance of a Superconducting Quantum Battery
- Title（参考訳）: 超電導量子電池の性能
- Authors: Samira Elghaayda, Asad Ali, Saif Al-Kuwari, Artur Czerwinski, Mostafa Mansour, Saeed Haddadi,
- Abstract要約: 本研究では, 超伝導量子電池モデルを導入し, 実験生産が可能でありながら, 量子的優位性を示す。
このモデルは、2つの結合した超伝導量子ビットで構成され、これは単体充電プロセス中に熱貯水池と平衡のまま相互作用する。
我々は、ジョセフソンエネルギーの集合効果と量子ビット間の結合エネルギーを利用することで、最適化が可能となり、エネルギーの再分配が向上し、充電効率が大幅に向上することを示した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5937476291232802
- License:
- Abstract: Finding a quantum battery model that demonstrates a quantum advantage while remaining feasible for experimental production is a considerable challenge. In this paper, we introduce a superconducting quantum battery (SQB) model that exhibits such an advantage. The model consists of two coupled superconducting qubits that interact during the unitary charging process while remaining in equilibrium with a thermal reservoir. We first describe the model, provide evidence of the quantum advantage, and then discuss the fabrication process of the battery using superconducting qubits. Importantly, we derive analytical expressions for the ergotropy, instantaneous power, and capacity of the SQB, as well as their connection to quantum coherence. We demonstrate that leveraging the collective effects of Josephson energies and the coupling energy between qubits allows for optimization, resulting in improved energy redistribution and a significant enhancement in charging efficiency. This work highlights the complexities of tuning system parameters, which increase the potential for work extraction from the quantum battery, thereby providing a deeper understanding of the charging mechanisms involved. These findings can be applied to superconducting quantum circuit battery architectures, underscoring the feasibility of efficient energy storage in these systems. Our results pave the way for proposals of new superconducting devices capable of storing extractable work, emphasizing their potential for efficient energy storage.
- Abstract（参考訳）: 量子バッテリモデルを見つけることは、実験的な生産が可能でありながら、量子的優位性を示すことは、大きな課題である。
本稿では,超伝導量子電池(SQB)モデルを提案する。
このモデルは、2つの結合した超伝導量子ビットで構成され、これは単体充電プロセス中に熱貯水池と平衡のまま相互作用する。
まず、このモデルを記述し、量子的優位性の証拠を与え、次いで超伝導量子ビットを用いた電池の製造過程について議論する。
重要なことは、SQBのエルゴトロピー、瞬時パワー、容量、および量子コヒーレンスとの関係に関する解析式を導出することである。
我々は、ジョセフソンエネルギーの集合効果と量子ビット間の結合エネルギーを利用することで、最適化が可能となり、エネルギーの再分配が向上し、充電効率が大幅に向上することを示した。
この研究は、チューニングシステムのパラメータの複雑さを強調し、量子電池からの作業抽出の可能性を高め、関連する充電機構をより深く理解する。
これらの知見は超伝導量子回路のバッテリアーキテクチャに応用でき、これらのシステムにおける効率的なエネルギー貯蔵の可能性を強調している。
提案手法は, 抽出可能な作業量を格納し, 効率の良いエネルギー貯蔵の可能性を強調した新しい超伝導デバイスの提案である。
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