論文の概要: Self-Discharging Mitigated Quantum Battery
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.01679v1
- Date: Wed, 02 Apr 2025 12:26:42 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-03 19:59:19.356523
- Title: Self-Discharging Mitigated Quantum Battery
- Title（参考訳）: 自己放電型量子電池
- Authors: Wan-Lu Song, Ji-Ling Wang, Bin Zhou, Wan-Li Yang, Jun-Hong An,
- Abstract要約: 量子バッテリ(QB)は、充電能力と量子資源を用いて抽出可能な作業量を増加させるという点で、革命的なアドバンテージを提供すると期待されている。
電子スピンがQBとして機能するダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心に基づくQBスキームを提案する。
我々は,コヒーレントエルゴトロピーが非コヒーレントエルゴトロピーよりも遅く崩壊することから着想を得た。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.70998686128215
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: As a quantum thermodynamic device that utilizes quantum systems for energy storage and delivery, the quantum battery (QB) is expected to offer revolutionary advantages in terms of increasing the charging power and the extractable work by using quantum resources. However, the ubiquitous decoherence in the microscopic world inevitably forces the QB to spontaneously lose its stored energy. This is called the self-discharging of the QB and severely limits its realization. We propose a QB scheme based on the nitrogen-vacancy (NV) center in diamond, where the electronic spin serves as the QB. Inspired by our finding that the coherent ergotropy decays more slowly than the incoherent ergotropy, we reveal a mechanism to enhance the inherent robustness of the QB to the self-discharging by improving the ratio of coherent ergotropy to total ergotropy. The unique hyperfine interaction between the electron and the native $^{14}$N nucleus in our scheme allows to coherently optimize this ratio. Enriching the understanding on the extractable work of the QB, our results pave the way for the practical realization of the QB.
- Abstract（参考訳）: エネルギー貯蔵と配送に量子システムを利用する量子熱力学デバイスとして、量子電池(QB)は、量子資源を利用することで、充電力と抽出可能な作業量を増やすという、革命的な利点を提供すると期待されている。
しかし、顕微鏡の世界におけるユビキタスデコヒーレンスは、QBが自然に蓄えられたエネルギーを失うことを必然的に強いる。
これはQBの自己放電と呼ばれ、その実現を厳しく制限する。
電子スピンがQBとして機能するダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心に基づくQBスキームを提案する。
我々は,コヒーレントエルゴトロピーが非コヒーレントエルゴトロピーよりも緩やかに崩壊していることに着想を得て,コヒーレントエルゴトロピーと全エゴトロピーとの比を向上させることにより,QBの本質的ロバストネスを自己放出に高めるメカニズムを明らかにする。
我々のスキームにおける電子とネイティブの$^{14}$N核の間の特異な超微細相互作用は、この比をコヒーレントに最適化する。
本研究は,QBの抽出可能な作業に対する理解を深め,QBの実現に向けての道を開くものである。
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