論文の概要: Nonequilibrium Quantum Batteries: Amplified Work Extraction Through Thermal Bath Modulation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.05508v1
• Date: Sat, 08 Feb 2025 10:02:06 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-11 14:31:18.684583
• Title: Nonequilibrium Quantum Batteries: Amplified Work Extraction Through Thermal Bath Modulation
• Title（参考訳）: 非平衡量子電池:熱浴変調による増幅作業抽出
• Authors: Maryam Hadipour, Soroush Haseli,
• Abstract要約: 複数の熱貯水池と相互作用する2セルと3セルの量子電池における作業抽出の定常状態特性について検討した。 本分析は, 貯水池における温度勾配の影響とセル間結合強度が電池性能に及ぼす影響に着目した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: This study examines the steady state characteristics of work extraction in a two cell and three cell quantum battery interacting with multiple thermal reservoirs. Employing the quantum master equation framework within the Born-Markov approximation, we explore the non equilibrium dynamics governing energy storage and extraction in the system. Our analysis focuses on the influence of thermal gradients across the reservoirs and the impact of inter cell coupling strength on the battery performance. The findings demonstrate that an increase in the middle reservoir temperature substantially enhances the extractable work, underscoring the pivotal role of thermal bath amplification in optimizing energy storage efficiency. Furthermore, we uncover a non trivial relationship between ergotropy and the coupling strength among the quantum cells, revealing the existence of an optimal coupling regime that maximizes energy extraction. Beyond this threshold, excessive coupling induces energy localization, thereby diminishing the system efficiency. These insights provide a theoretical foundation for the strategic design of high performance quantum batteries by harnessing thermal gradients and interaction driven control mechanisms.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,複数の熱貯水池と相互作用する2セルと3セルの量子電池における作業抽出の定常特性について検討した。 ボルン・マルコフ近似における量子マスター方程式の枠組みを用いて、系のエネルギー貯蔵と抽出を管理する非平衡力学を考察する。 本分析は, 貯水池における温度勾配の影響とセル間結合強度が電池性能に及ぼす影響に着目した。 その結果, 中央貯水池温度の上昇により抽出作業が大幅に向上し, 蓄熱効率の最適化に熱浴増幅が重要な役割を担っていることが明らかとなった。 さらに、エルゴトロピーと量子セル間の結合強度の非自明な関係を明らかにし、エネルギー抽出を最大化する最適結合状態の存在を明らかにした。 このしきい値を超えると、過剰結合はエネルギーの局在を誘導し、システム効率を低下させる。 これらの知見は、熱勾配と相互作用駆動制御機構を利用した高性能量子電池の戦略的設計の理論的基礎を提供する。

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