論文の概要: Stable and Efficient Charging of Superconducting C-shunt Flux Quantum Batteries
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.07464v1
- Date: Thu, 10 Apr 2025 05:26:49 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-18 21:19:59.190672
- Title: Stable and Efficient Charging of Superconducting C-shunt Flux Quantum Batteries
- Title（参考訳）: 超電導Cシャントフラックス量子電池の安定かつ高効率充電
- Authors: Li Li, Si-Lu Zhao, Yun-Hao Shi, Bing-Jie Chen, Xinhui Ruan, Gui-Han Liang, Wei-Ping Yuan, Jia-Cheng Song, Cheng-Lin Deng, Yu Liu, Tian-Ming Li, Zheng-He Liu, Xue-Yi Guo, Xiaohui Song, Kai Xu, Heng Fan, Zhongcheng Xiang, Dongning Zheng,
- Abstract要約: 超伝導磁束量子ビットのユニークなエネルギー準位構造を利用して帯電過程を実験的に最適化する。
本研究は,3レベル量子電池の実現に向けた理想的な候補として,静電容量型量子ビットプラットフォームの可能性を強調した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.794243107761453
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum batteries, as miniature energy storage devices, have sparked significant research interest in recent years. However, achieving rapid and stable energy transfer in quantum batteries while obeying quantum speed limits remains a critical challenge. In this work, we experimentally optimize the charging process by leveraging the unique energy level structure of a superconducting capacitively-shunted flux qubit, using counterdiabatic pulses in the stimulated Raman adiabatic passage. Compared to previous studies, we impose two different norm constraints on the driving Hamiltonian, achieving optimal charging without exceeding the overall driving strength. Furthermore, we experimentally demonstrate a charging process that achieves the quantum speed limit. In addition, we introduce a dimensionless parameter $\mathcal{S}$ to unify charging speed and stability, offering a universal metric for performance optimization. In contrast to metrics such as charging power and thermodynamic efficiency, the $\mathcal{S}$ criterion quantitatively captures the stability of ergentropy while also considering the charging speed. Our results highlight the potential of the capacitively-shunted qubit platform as an ideal candidate for realizing three-level quantum batteries and deliver novel strategies for optimizing energy transfer protocols.
- Abstract（参考訳）: 小型エネルギー貯蔵装置としての量子電池は、近年大きな研究関心を集めている。
しかし、量子電池の高速かつ安定なエネルギー移動を達成する一方で、量子速度制限に従うことは重要な課題である。
本研究では,超伝導磁束量子ビットのユニークなエネルギー準位構造を利用して,ラマン断熱路における反断熱パルスを用いて帯電過程を実験的に最適化する。
従来の研究と比較して、運転ハミルトニアンに2つの異なるノルム制約を課し、全体の駆動強度を超えることなく最適な充電を達成する。
さらに、量子速度限界を達成する充電過程を実験的に実証する。
さらに、充電速度と安定性を統合するために、次元のないパラメータ $\mathcal{S}$ を導入し、性能最適化のための普遍的な指標を提供する。
チャージパワーや熱力学的効率などの指標とは対照的に、$\mathcal{S}$ criterionはチャージ速度も考慮しながらエルゲントロピーの安定性を定量的に捉えている。
本研究は,3レベル量子電池の実現とエネルギー伝達プロトコルの最適化のための新たな戦略を提供するための理想的な候補として,静電容量量子ビットプラットフォームの可能性を強調した。
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