論文の概要: Collective charging of an organic quantum battery
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.00455v1
- Date: Tue, 01 Apr 2025 06:21:40 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-03 13:21:03.190721
- Title: Collective charging of an organic quantum battery
- Title（参考訳）: 有機量子電池の集合電荷
- Authors: Jiawei Li, Ning Wu,
- Abstract要約: 本研究では,1次元分子集合体と結合した単一モード空洞からなる量子電池(QB)の集合電荷について検討した。
固定$N$とエキシトン-キャビティ結合には、最大蓄積エネルギー密度と最大充電電力密度がそれぞれの最大値に達する最適なエクシトン-エクシトン相互作用が存在する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.15049744473495
- License:
- Abstract: We study the collective charging of a quantum battery (QB) consisting of a one-dimensional molecular aggregate and a coupled single-mode cavity, to which we refer as an ``organic quantum battery" since the battery part is an organic material. The organic QB can be viewed as an extension of the so-called Dicke QB [D. Ferraro \emph{et al}., Phys. Rev. Lett. \textbf{120}, 117702 (2018)] by including finite exciton hopping and exciton-exciton interaction within the battery. We consider two types of normalizations of the exciton-cavity coupling when the size of the aggregate $N$ is increased: (I) The cavity length also increases to keep the density of monomers constant, (II) The cavity length does not change. Our main findings are that: (i) For fixed $N$ and exciton-cavity coupling, there exist optimal exciton-exciton interactions at which the maximum stored energy density and the maximum charging power density reach their respective maxima that both increase with increasing exciton-cavity coupling. The existence of such maxima for weak exciton-cavity coupling is argued to be due to the non-monotonic behavior of the one-exciton to two-exciton transition probability in the framework of second-order time-dependent perturbation theory. (ii) Under normalization I, no quantum advantage is observed in the scaling of the two quantities with varying $N$. Under normalization II, it is found that both the maximum stored energy density and the maximum charging power density exhibit quantum advantages compared with the Dicke QB.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,1次元分子集合体と結合した単一モードキャビティからなる量子電池(QB)の集合電荷について検討し,電池部が有機材料であるため,これを「有機量子電池」と呼ぶ。
有機QBは、いわゆるDicke QB[D]の拡張と見なすことができる。
Ferraro \emph{et al}。
Phys。
レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・
有限エキシトンホッピングとエキシトン-エキシトン相互作用をバッテリ内に含めることにより、 \textbf{120}, 117702 (2018)]。
また, 凝集体N$の粒径が大きくなると, エクシトン-キャビティ結合の正規化を2種類検討した: (I) 空洞長も増加し, モノマーの密度は一定に保たれるが, (II) 空洞長は変化しない。
私たちの主な発見は以下のとおりです。
(i)固定$N$およびエキシトン-キャビティカップリングには、エキシトン-キャビティカップリングの増加に伴い増大する最大蓄積エネルギー密度と最大充電電力密度がそれぞれの最大値に達する最適なエキシトン-エキシトン相互作用が存在する。
弱いエクシトン-キャビティ結合に対するそのような最大値の存在は、二階時間依存摂動理論の枠組みにおける1-エクシトンから2-エクシトン遷移確率の非単調な振る舞いに起因すると論じられている。
(II)正規化 I の下では、異なる$N$の2量のスケーリングにおいて量子的優位性は観測されない。
正規化IIでは、最大蓄積エネルギー密度と最大充電電力密度の両方がディックQBと比較して量子的優位性を示す。
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